木星和地球
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木星和地球

這是把地球放在木星跟前比較的畫面。在巨大的木星面前,地球顯得極為渺小。木星是太陽系中最大的行星,其體積是地球的1300多倍,質(zhì)量是地球的318倍。木星如此龐大,那它究竟是如何形成的呢?讓我們一同聊聊太陽系這顆最大行星的誕生歷程。
故事要追溯到大約 50 億年前。在銀河系某個不起眼的角落,有一片由氣體和塵埃構(gòu)成的巨大星際云,這片星際云至少橫跨 65 光年。它在自身引力作用下開始坍縮,逐漸形成多個體積更小、密度更大的不同區(qū)域。隨著時間推移,這些星云區(qū)域慢慢演變成一個個恒星 “胚胎”,其中就包括我們太陽系的前太陽星云。

星云——恒星的搖籃
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星云——恒星的搖籃

或許是受到附近一顆垂死恒星超新星爆發(fā)產(chǎn)生的沖擊波影響,又或許是與附近經(jīng)過的星云發(fā)生了碰撞,前太陽星云開始旋轉(zhuǎn)起來,星云物質(zhì)向中心墜落,形成一個致密的球形氣體核。這個氣體核不斷吸積更多氣體,最終成為一顆高溫高壓的原始恒星,也就是太陽。大約再過 10 萬年,原始太陽變成了一顆金牛座 T 型星,即僅靠自身引力發(fā)出暗淡紅光的原始恒星。
時間來到 45 億年前,原始太陽已吞噬太陽系 99% 的物質(zhì),內(nèi)部核聚變反應(yīng)爐被點燃。當(dāng)太陽的第一縷陽光灑向整個太陽系,就意味著它正式接管了銀河系這一小片區(qū)域,太陽系帝國就此誕生,而木星便是這個帝國的第一個子民。

太陽的形成
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太陽的形成

木星是太陽系中最早誕生的行星。年輕太陽釋放的熱量將水、氨、甲烷等組成的冰物質(zhì)推到太陽系雪線以外,這些冰物質(zhì)與其他較重的巖石物質(zhì)聚集在一起,為原始木星的成長提供了大量原材料。有證據(jù)表明,在太陽誕生僅 100 萬年后,木星就已形成一個比地球大 20 倍的核心。在短短幾百萬年內(nèi),木星質(zhì)量達(dá)到地球質(zhì)量的50倍。有了足夠大的質(zhì)量,原始木星便有足夠強(qiáng)的引力去捕捉周圍的氫氣和氦氣,最終在自己的勢力范圍內(nèi)不斷發(fā)展壯大,成為一顆巨大的氣態(tài)巨行星。
然而,已成為太陽系行星 “一哥” 的木星并未就此滿足,它開啟了新征程 —— 向太陽進(jìn)發(fā)。在木星剛誕生時,它與太陽之間除了太陽形成后的原行星盤物質(zhì)外,尚無其他行星誕生。當(dāng)原行星盤中的氣體云墜入太陽時,會拖拽著木星靠近太陽,木星便以螺旋方式向太陽靠近。不斷靠近太陽的木星猶如一臺巨大的宇宙吸塵器,清除了路上的一切障礙。原行星盤中的物質(zhì)在木星引力干擾下,要么被木星吸收,要么墜入太陽,要么被踢出太陽系。

木星的形成
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木星的形成

木星一路勢如破竹,跨過如今的小行星帶,來到火星軌道附近。科學(xué)家認(rèn)為,內(nèi)太陽系多達(dá) 90% 的巖石物質(zhì)被木星吸收殆盡。木星也在這個過程中變得更加龐大了。
說到這兒,你或許會想,如果木星繼續(xù)朝太陽靠近,地球還會存在嗎?顯然,如果情況一直這樣發(fā)展,地球很可能無法形成。然而,就在木星即將橫掃一切之時,它卻停下了腳步。

年輕木星靠近太陽
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年輕木星靠近太陽

這是為何呢?原來,太陽系另一顆氣態(tài)巨行星 —— 土星形成了。土星形成后也踏上靠近太陽之旅,當(dāng)它快要追上木星時,神奇的事情發(fā)生了。它們形成了軌道共振,即土星圍繞太陽公轉(zhuǎn)一圈時,木星正好公轉(zhuǎn)兩圈。于是,土星和木星之間的所有氣體和塵埃被清空,這致使兩顆行星又開始遠(yuǎn)離太陽,并最終回到如今的軌道上。也就是說,土星的出現(xiàn)把木星拉了回去。

太陽系的布局
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太陽系的布局

木星作為太陽系中最大且最早形成的行星,其成長過程塑造了如今內(nèi)太陽系的格局。木星未能繼續(xù)朝太陽前進(jìn),使得地球和其他三顆類地行星得以在內(nèi)太陽系剩余的碎石碎屑中形成。這對我們而言,實在是無比幸運。不然,我們哪有機(jī)會在此探討 50 億年前發(fā)生的事情呢?