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行星是怎样形成的
更新时间:2024-05-22 21:26:38

1755年德国哲学家康德在《自然通史和天体论》中提出宇宙星球形成演变过程的“星云假说”,之后,随着时间的推移,人类观测到的大量新天体已初步印证了“星云假说”中星球起源于星云的早期演变概念的部分合理性。但星球演变的全过程从白矮星之后却留下了一段空白。

星空中那些绚丽多彩的云雾状“星云”、拖着长尾的“彗星”以及和我们息息相关的太阳、月亮为什么形态各异,它们相互之间是怎样演变呢?其实,像自然界所有事物一样,星球也有从诞生到衰亡的发展过程,它们之所以有不同的形态是由于各星球正处在演变过程中不同的阶段,元素的组成比例不同,光谱分析证明星球都是由相同物质构成的(即元素周期表中110种元素)。

当一个星球主要由氢、氧类化学性质不稳定的元素构成时,天体的原子核反应剧烈,这个天体即处在天体演变的初期——恒星阶段;当一个星球中硅、铁类化学性质稳定的元素所占比例变的较大时,其原子核反应逐渐变弱时,便处在星球演变的后期——行星阶段。“行星”正是由“恒星”演变形成的,而“彗星”、“流星”又是由“行星”演变而来。宇宙中每个星球的演变都要经过“黑洞”、星云、恒星、红巨星、白矮星、行星、彗星、小行星几个阶段。星球既有共同性,又有差异,即使处于同一演变阶段也没有形态完全一样的,如自然界的昆虫,在它不同的生长阶段各是卵、幼虫、蛹、蛾等完全不同的形态。

根据已知的天文资料对宇宙星球的演变过程阐述如下:宇宙由不断运动的物质组成,天体物质曲线运动时由于方向、速度的差异,会产生无数大小不一的磁场旋涡(即“黑洞”),当恒星级“黑洞“中的物质凝集向一个方向以极快速度作有序运动时,产生的能量和引力会吸引宇宙中弥漫的氢、氧类气体物质和硅、铁类尘埃物质,形成围绕”黑洞“的圆形气体尘埃环,原始的星球——“星云”便诞生了。

“星云”阶段是由稀薄气体和尘埃凝聚成的呈环状或团状的形态,随着不断吸引吞噬周围物质,“星云”的体积、密度达到一定临界值,具备了发生氢原子核聚变的两个重要条件(一是天体达到相当大体积;二是天体中氢元素达到一定密度)时。在星球运动产生的巨大摩擦作用下,“星云”内物质密集的中心区域(星核)的氢原子开始发生热核反应,从而爆发出巨大能量,“星云”就逐步演变成为可以自身发出强烈光和热的——“恒星”。

“恒星”的体积庞大,氢元素占绝大部分,原子核反应剧烈,能量大、辐射强,具有强大的磁场和引力,能吸引一些质量相对较小的天体,形成以它为中心的星系。“恒星”阶段的演变过程起码要持续上百亿年,太阳就处在恒星演变的中期阶段。随着恒星中氢元素逐渐聚变为核反应较弱的元素氦,恒星的原子核反应越来越弱,最后演变成为——“红巨星”。

“红巨星”的基本特征是:因星球内部引力减小,构成物质向外膨胀,体积变得非常大,但能量和辐射却比恒星小,“红巨星”表层氦、氧元素比例增大,所以发光发热程度比恒星低得多,还没有形成固态外壳。当“红巨星”的表层原子核反应逐渐停止,温度降低到一定程度时,由于内外物质结构的不平衡,会发生从内向外的大爆发(“超新星”),星球的表层物质散失到太空中后,那些原来在超高温环境中呈气态和液态熔点高的硅、铁类元素,由于温度降低成为固体状态,于是在最先冷却的外层开始形成固态的外壳,就逐渐演变成只有微弱光辐射的——“白矮星”

“白矮星”由于外壳的冷却收缩,体积大大缩小(可以缩小几十万倍),大量氢元素被压缩在固态外壳之中,因此,白矮星虽然体积小但相对质量却很大,磁场和引力都很强。之后随着与其它恒星等天体之间互相吸引力和离心力平衡的改变而沦为恒星的卫星——不发光的“行星”。

从“白矮星”到“行星”阶段是一个天体固态外壳不断膨胀,由氢、氧类元素组成的呈气态、液态的表层物质不断减少的过程。行星初期是像木星、土星那样的固体星球表面有极厚浓密大气层包围的形态。到了像地球这样的行星中期,由于表层温度继续降低,有了液态水和温度等适宜条件,行星上会有生命出现和存在。行星内部原子核反应产生的巨大能量,会逐渐积聚起很大压力,所以,每隔一段时期,在外壳承受不住时,内部能量冲破外壳形成大爆发,大量氢、氧类元素散发到宇宙中,同时行星的体积扩大,固态外壳变厚,表层环境会发生巨变。经过了多次大小爆发后,行星内部原子核反应越来越弱,就进入火星那样的行星后期阶段。

现在火星表面虽然有稀薄大气层,地表还有少量固态水(白色极冠)存在,但已不具备维持生命的环境。近几年的探索发现火星上确有从前的河流痕迹,今后有可能找到曾经存在过生命的确凿证据。

当星球内氢、氧类元素基本消失,原子核反应基本结束,自身吸引力逐步削弱,星球组成物质的离心力超过其吸引力时,平衡被打破,星球便开始四分五裂,直至分解成许多小的碎块,就进入星球演变的最后阶段,彗星、流星是这一阶段的主要形态。

“彗星”由于彗核的吸引力作用可以形成围绕恒星运动的组团形态(如哈雷彗星),最终将完全分散成单个的大小不等的碎块天体——“流星”。据观测,这种天体碎块(也称小行星)在宇宙中大量存在。当宇宙中分散的物质在星际磁场旋涡(黑洞)吸引下凝聚在一起时,新一轮的星球演变又开始了。

以上只是按星球演变过程作一个大致的顺序排列,就像把人的一生分为少年、青年、中年、老年几个阶段一样,我们根据这个排列顺序可以探索解释宇宙中更多的天体奥秘,确定各天体在演变过程中所处的阶段,从而结束宇宙天体研究中孤立杂乱的状态,把盲目探索引导到按照规律去研究的道路上。

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