銀河系早期的秩序

太陽(yáng)系平衡的歷史追溯

要回答這個(gè)問(wèn)題，我們必須回到過(guò)去。

顯示圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的行星(從內(nèi)到外):水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。(圖片來(lái)源：蓋蒂圖片社，科學(xué)圖庫(kù)/馬克?加利克)

如果你曾經(jīng)觀察過(guò)太陽(yáng)系的模型，你可能會(huì)注意到太陽(yáng)、行星、衛(wèi)星和小行星大致位于同一個(gè)平面上。但是為什么呢?

要回答這個(gè)問(wèn)題，我們必須追溯到太陽(yáng)系誕生之初，大約45億年前。

夏威夷大學(xué)瑪諾阿主校校區(qū)的天文學(xué)家納德?哈希普爾告訴生命科學(xué)網(wǎng)，那時(shí)的太陽(yáng)系只是一個(gè)巨大的、旋轉(zhuǎn)的塵埃和氣體云。這片巨大的云的直徑為12000天文單位( AU);1 AU是地球和太陽(yáng)之間的平均距離，約為9300萬(wàn)英里(1.5億公里)。哈希普爾說(shuō)，這團(tuán)云變得如此之大，以至于盡管它充滿(mǎn)了灰塵和氣體分子，但云本身開(kāi)始在自己的質(zhì)量下坍縮。

隨著旋轉(zhuǎn)的塵埃和氣體云開(kāi)始坍塌，它也逐漸變平。想象一下，一個(gè)披薩師傅把一塊旋轉(zhuǎn)的面團(tuán)拋向空中。面團(tuán)一邊旋轉(zhuǎn)一邊膨脹，變得越來(lái)越薄、越來(lái)越平。這就是發(fā)生在早期的太陽(yáng)系。

與此同時(shí)，在這個(gè)不斷扁平化的云團(tuán)中心，所有的氣體分子都被擠壓在一起，它們被加熱了，哈希普爾說(shuō)。在巨大的熱量和壓力下，氫原子和氦原子(打開(kāi)了新標(biāo)簽)融合并啟動(dòng)了一場(chǎng)長(zhǎng)達(dá)數(shù)十億年的核反應(yīng)，形成了一顆新生恒星：太陽(yáng)。在接下來(lái)的5000萬(wàn)年里，太陽(yáng)繼續(xù)生長(zhǎng)，從周?chē)奂瘹怏w和灰塵，發(fā)出強(qiáng)烈的熱量和輻射波。慢慢地，日增月長(zhǎng)的太陽(yáng)清除了周?chē)黄瑥V袤的空間。

隨著太陽(yáng)日益增長(zhǎng)，云團(tuán)繼續(xù)坍縮，形成了“一個(gè)圍繞恒星的氣狀圓盤(pán)，它變得越來(lái)越平，并以太陽(yáng)為中心不斷膨脹，”哈希普爾說(shuō)。

最終，星云變成了一個(gè)扁平的結(jié)構(gòu)，被稱(chēng)為原行星盤(pán)，圍繞著年輕的恒星運(yùn)行。哈希普爾說(shuō)，這個(gè)圓盤(pán)橫跨數(shù)百個(gè)天文單位，厚度只有這個(gè)距離的十分之一。

此后的數(shù)千萬(wàn)年里，原行星盤(pán)中的塵埃粒子緩慢地旋轉(zhuǎn)著，偶爾出現(xiàn)相互碰撞，甚至，粒子粘在一起。經(jīng)過(guò)數(shù)百萬(wàn)年的時(shí)間，這些顆粒變成了直徑達(dá)毫米的顆粒，這些顆又變成了厘米長(zhǎng)的鵝卵石，而這些鵝卵石繼續(xù)碰撞并粘在一起。

最終，原行星盤(pán)中的大部分物質(zhì)粘在一起，形成了巨大的物體。其中一些天體變得如此之大，在重力影響下形成球形行星、矮行星和衛(wèi)星。其他物體的形狀則不十分規(guī)則，比如小行星、彗星和一些小衛(wèi)星。

盡管這些物體的大小不同，但大致停留在同一平面上，這里是它們的發(fā)源地。即使在今天，太陽(yáng)系的八大行星和其他天體運(yùn)行依然在大致相同的水平上。

相關(guān)知識(shí)

太陽(yáng)系的形成和演化始于46億年前一片巨大分子云中一小塊的引力坍縮。大多坍縮的質(zhì)量集中在中心，形成了太陽(yáng)，其余部分?jǐn)偲讲⑿纬闪艘粋€(gè)原行星盤(pán)，繼而形成了行星、衛(wèi)星、隕星和其他小型的太陽(yáng)系天體系統(tǒng)。這被稱(chēng)為星云假說(shuō)的廣泛接受模型，最早是由18世紀(jì)的伊曼紐·斯威登堡、伊曼努爾·康德和拉普拉斯侯爵皮耶-西蒙提出。

其隨后的發(fā)展與天文學(xué)、物理學(xué)、地質(zhì)學(xué)和行星學(xué)等多種科學(xué)領(lǐng)域相互交織。自1950年代太空時(shí)代降臨，以及1990年代太陽(yáng)系外行星的發(fā)現(xiàn)，此模型在解釋新發(fā)現(xiàn)的過(guò)程中受到挑戰(zhàn)又被進(jìn)一步完善化。從形成開(kāi)始至今，太陽(yáng)系經(jīng)歷了相當(dāng)大的變化。有很多衛(wèi)星由環(huán)繞其母星氣體與塵埃組成的星盤(pán)中形成，其他的衛(wèi)星據(jù)信是俘獲而來(lái)，或者來(lái)自于巨大的碰撞（地球的衛(wèi)星月球?qū)俅饲闆r）。

天體間的碰撞至今都持續(xù)發(fā)生，并為太陽(yáng)系演化的中心。行星的位置經(jīng)常遷移，某些行星間已經(jīng)彼此易位[1]。這種行星遷移現(xiàn)在被認(rèn)為對(duì)太陽(yáng)系早期演化起負(fù)擔(dān)起絕大部分的作用。就如同太陽(yáng)和行星的出生一樣，它們最終將滅亡。

大約50億年后，太陽(yáng)會(huì)冷卻并向外膨脹超過(guò)現(xiàn)在的直徑很多倍（成為一個(gè)紅巨星），拋去它的外層成為行星狀星云，并留下被稱(chēng)為白矮星的恒星殘骸。在遙遠(yuǎn)的未來(lái)，太陽(yáng)的環(huán)繞行星會(huì)逐漸被經(jīng)過(guò)的恒星的引力卷走。它們中的一些會(huì)被毀掉，另一些則會(huì)被拋向星際間的太空。最終，數(shù)萬(wàn)億年之后，太陽(yáng)終將會(huì)獨(dú)自一個(gè)，不再有其它天體在太陽(yáng)系軌道上[2]。

BY: JoAnna Wendel

FY: Jane

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