太阳系编年史.pptx

太阳系编年史——仅仅是个轮回而已;银河系旋臂上一个不起眼的位置 前代恒星已经死去 只留下一团气体和尘埃 没有公转、没有自转 没有源源不断的核聚变 一切都乱糟糟的 这团气体和尘埃名为 太阳星云 将是太阳的孕育之地 （本文理论主要为星云假说，其它太阳系起源假说不做讨论；图为一处类似太阳星云的星际物质，由气体和尘埃构成的圆柱体中正孕育着新的恒星，因此得名“创生之柱”；哈勃望远镜拍摄，图片源自@NASA）;突然 附近一颗恒星点燃了死亡的烟火 超新星爆发 炙热的气体从恒星四周喷薄而出 以每小时超过15万公里的速度射向太空 （WR124恒星的爆发，哈勃望远镜拍摄，图片源自@NASA）;超新星巨大的冲击波 引发了太阳星云的收缩 气体、尘埃间的距离越来越近 收缩开始无可避免地加速 星云的中心最终凝聚成了一个致密的天体 原恒星（太阳雏形） 混乱的星云也一下子变得秩序井然 围绕着原恒星形成一个圆盘 太阳系诞生了 时间正值 太阳纪元1年 （此处的年仍为地球公转一周的时间单位；图为现在已知的一个原恒星，金牛T星，由智利阿塔卡马阵列观测到，图片源自@NASA）;圆盘中的尘埃颗粒也在逐渐聚集 形成许多直径1到10公里的块状物 （行星形成过程示意图，图片源自@佐治亚大学）;它们之间互相碰撞 又形成更大尺寸的微行星 在数万年中 就像滚雪球一样越滚越大 （行星形成过程示意图，图片源自@NASA）;太阳纪元1000万年 木星、土星、天王星和海王星 四颗类木行星（外行星）的胚胎形成了 它们的轨道距离太阳较远、更加寒冷 水和甲烷等不易挥发，而以固态存在 类木行星得以捕捉到更多质量 其中最能“闹腾”的木星 胚胎状态的质量就达到了10个地球 1000年后又迅速“增肥”到了150个地球质量 大质量意味着更大的引力 马太效应之下连氢和氦这些最轻的元素 也被它牢牢抓住 最终木星就像吹气球一样 将体积膨胀到相当于地球的1300多倍;相比之下,天王星、海王星就惨了,仅仅因为晚生了几百万年,“原料”中的大部分就被木星抢掠殆尽,它们的胚胎只能长到1倍地球质量,直到现在也比木星、土星小许多,所谓有人的地方就有???湖,看来太阳系也一样 （图为现在的类木行星；从上至下依次为木星、土星、天王星、海王星，图片源自@Lunar and Planetary Institute）;与此同时 原恒星内部的巨大压力 开始引发热核聚变 太阳纪元5000万年 原恒星的核聚变 进入绵延不绝的稳定状态 我们将这个阶段称为 主序星 （直到今天太阳依然是正值壮年的主序星；下图为2010年太阳动力学天文台拍摄到的太阳照片，图片源自@NASA）;与类木行星相比 类地行星（内行星）间的竞争更加激烈 当时太阳系内的行星胚胎多达50到100个 大小从今天的月球到火星不等 然而太阳系显然没有为它们留够生存空间 碰撞、吞并、挤压势所难免 最著名的碰撞就发生在地球身上 太阳纪元6700万年 一颗与火星差不多大小的行星 正面撞击原始地球 （撞击想像图，图片源自@NASA）;撞击相当惨烈 两个行星瞬间粉碎 经过很长时间才又重新聚合 形成了今天的地球和月球 这也正是今天地球、月球上的岩石成分非常接近的原因 （今天的地月实际比例与距离关系图；本图细长，不用奇怪；图中每个像素约等于500公里，图片源自@Melikamp）;太阳纪元1亿年 惨烈的竞争终于进入尾声,四个类地行星的胚胎全部发育完成 它们距离太阳更近,水和甲烷被太阳的热量挥发、难以聚集 只有那些高熔点的物质,如铁、镍、铝等构成了它们最初的“原料” 然而这些物质只占太阳星云质量的0.6%,所以它们都很难长得太大 （本图为现在的类地行星；从上至下依次为水星、金星、地球、火星，图片源自@Lunar and Planetary Institute）;下面这张图可以更清楚地 揭示了类地行星、类木行星之间的大小关系 （下方最小的四个为类地行星，包括地球，图片源自@Lsmpascal）;在激烈竞争中被“淘汰”的碎片 则在火星和木星之间形成了一个 小行星带 拥有各种天体多达50万颗 如果它们聚合起来 可以形成一个相当于2-3倍地球质量的天体 （小行星带位置示意图，其密度其实远没有图中所示那么高；图片源自@Patrick Rowe）;至此,太阳系的行星家族已经基本形成,不过这些家族成员的相处仍然不太融洽 一直在为位次排列吵吵闹闹,直至“大打出手” 太阳纪元5亿年 木星和土星合作,两颗行星的巨大引力将原本离太阳更近的海王星,流放到了天王星轨道之外,正式形成了今天我们所看到的太阳系位次格局 （图片源自@NASA）;外行星之间的“打闹” 对包括地球在内的内行星也产生了重大影响 尤其是行星位置移动带来的引力干扰 将大量的小行星送到内太阳系 触发了一场持续数亿年的 小行星大轰炸 今天月球上密密麻麻的陨坑就