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木星和地球

这是把地球放在木星跟前比较的画面。在巨大的木星面前,地球显得极为渺小。木星是太阳系中最大的行星,其体积是地球的1300多倍,质量是地球的318倍。木星如此庞大,那它究竟是如何形成的呢?让我们一同聊聊太阳系这颗最大行星的诞生历程。
故事要追溯到大约 50 亿年前。在银河系某个不起眼的角落,有一片由气体和尘埃构成的巨大星际云,这片星际云至少横跨 65 光年。它在自身引力作用下开始坍缩,逐渐形成多个体积更小、密度更大的不同区域。随着时间推移,这些星云区域慢慢演变成一个个恒星 “胚胎”,其中就包括我们太阳系的前太阳星云。

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星云——恒星的摇篮

或许是受到附近一颗垂死恒星超新星爆发产生的冲击波影响,又或许是与附近经过的星云发生了碰撞,前太阳星云开始旋转起来,星云物质向中心坠落,形成一个致密的球形气体核。这个气体核不断吸积更多气体,最终成为一颗高温高压的原始恒星,也就是太阳。大约再过 10 万年,原始太阳变成了一颗金牛座 T 型星,即仅靠自身引力发出暗淡红光的原始恒星。
时间来到 45 亿年前,原始太阳已吞噬太阳系 99% 的物质,内部核聚变反应炉被点燃。当太阳的第一缕阳光洒向整个太阳系,就意味着它正式接管了银河系这一小片区域,太阳系帝国就此诞生,而木星便是这个帝国的第一个子民。

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太阳的形成

木星是太阳系中最早诞生的行星。年轻太阳释放的热量将水、氨、甲烷等组成的冰物质推到太阳系雪线以外,这些冰物质与其他较重的岩石物质聚集在一起,为原始木星的成长提供了大量原材料。有证据表明,在太阳诞生仅 100 万年后,木星就已形成一个比地球大 20 倍的核心。在短短几百万年内,木星质量达到地球质量的50倍。有了足够大的质量,原始木星便有足够强的引力去捕捉周围的氢气和氦气,最终在自己的势力范围内不断发展壮大,成为一颗巨大的气态巨行星。
然而,已成为太阳系行星 “一哥” 的木星并未就此满足,它开启了新征程 —— 向太阳进发。在木星刚诞生时,它与太阳之间除了太阳形成后的原行星盘物质外,尚无其他行星诞生。当原行星盘中的气体云坠入太阳时,会拖拽着木星靠近太阳,木星便以螺旋方式向太阳靠近。不断靠近太阳的木星犹如一台巨大的宇宙吸尘器,清除了路上的一切障碍。原行星盘中的物质在木星引力干扰下,要么被木星吸收,要么坠入太阳,要么被踢出太阳系。

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木星的形成

木星一路势如破竹,跨过如今的小行星带,来到火星轨道附近。科学家认为,内太阳系多达 90% 的岩石物质被木星吸收殆尽。木星也在这个过程中变得更加庞大了。
说到这儿,你或许会想,如果木星继续朝太阳靠近,地球还会存在吗?显然,如果情况一直这样发展,地球很可能无法形成。然而,就在木星即将横扫一切之时,它却停下了脚步。

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年轻木星靠近太阳

这是为何呢?原来,太阳系另一颗气态巨行星 —— 土星形成了。土星形成后也踏上靠近太阳之旅,当它快要追上木星时,神奇的事情发生了。它们形成了轨道共振,即土星围绕太阳公转一圈时,木星正好公转两圈。于是,土星和木星之间的所有气体和尘埃被清空,这致使两颗行星又开始远离太阳,并最终回到如今的轨道上。也就是说,土星的出现把木星拉了回去。

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太阳系的布局

木星作为太阳系中最大且最早形成的行星,其成长过程塑造了如今内太阳系的格局。木星未能继续朝太阳前进,使得地球和其他三颗类地行星得以在内太阳系剩余的碎石碎屑中形成。这对我们而言,实在是无比幸运。不然,我们哪有机会在此探讨 50 亿年前发生的事情呢?