时空手记

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从太阳系到地球——星云假说

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太阳系

太阳诞生

大约在46亿年前,一块由气体和弥散的固体颗粒组成的星云——气体的主要成份是氢气和氦气;尘埃颗粒则包含一些金属、水、甲烷、氨等物质——被触发,开始坍缩。触发它的可能是附近一颗超新星爆炸所产生的冲击波。
经过了数百万年的时间,这块星云坍缩成了旋转的扁平盘面——盘面中心浓密而炽热。当足够多的物质聚集到圆盘的中心,核聚变便开始了,我们的太阳在圆盘的核心诞生了。

太阳星云

行星们

太阳周围环带内的星子——由岩石和冰态物质组成——通过吸积更小的颗粒缓慢长大。

原行星

一旦星子的直径达到了几千米——这可能需要数千万年的时间——它们就拥有了足够强的引力,可以非常快速地吸引越来越多的物质。许多星子凑到了一起,一同形成了原行星,原行星再经历一系列剧烈的碰撞,最终成为岩质内行星或者气态巨行星的核心。

吸引碰撞
岩质内行星和气态巨行星分布范围

岩质内行星:在盘面靠近炽热中心的地方,只有岩石颗粒和金属可以保持固体状态,其他物质都会挥发掉,这些岩石和金属颗粒逐渐凝聚到一起,形成的星子,最终会成为岩质内行星。岩质内行星包括水星、金星、地球和火星。

水星
金星
地球
火星

气态巨行星核心:在温度较低的盘面外围也发生着类似的星子凝聚过程。不过,凝聚成星子的固体颗粒不仅含有岩石和金属,还包含了大量不同种类的冰态物质,如,水冰、氨冰、甲烷冰等,这些物质最终组成了气态巨行星的核心。气态巨行星包括:木星、土星、天王星和海王星。

木星
土星
天王星
海王星

气态巨行星形成之后不久,太阳进入主序星阶段。

太阳系

地球诞生

地球属于岩质内行星。最开始它只是一块岩石,随着它吸引到越来越多的尘埃和碎石,地球的质量也越来越大。大体积的地球会和更多小星体发生碰撞,碰撞产生的热量很高,这使得初生的地球表面保持着熔融的状态,像是由岩浆组成的“海洋”。熔融状态下,较重的元素或化合物会沉向地心,而较轻的元素或化合物则会浮于地表,因此地球的靠近地心部分的重金属元素比较多。
原生地球大约形成于45.4亿年前。

地球形成

地月系统成形

大碰撞说假说认为,大约在45.3亿年前,有一颗叫做忒伊亚(尺寸和火星差不多)的天体与原地球发生了碰撞,碰撞引发了巨大的爆炸,爆炸产生的物质飞到太空中,吸积成了月球,而忒伊亚的一部分质量也熔入了地球。地月系统成形。

大碰撞假说
地月系统

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