在大約50億年前,太陽(yáng)系一片混亂,太陽(yáng)誕生以后吸收了周圍大量的物質(zhì),所以太陽(yáng)的質(zhì)量占到了太陽(yáng)系總質(zhì)量的百分之99.86,然而太陽(yáng)的形成并不是孤軍奮戰(zhàn),圍繞新生太陽(yáng)的剩余物質(zhì),在引力的旋轉(zhuǎn)作用下,逐漸形成了一個(gè)扁平的原行星盤(pán),這個(gè)盤(pán)狀結(jié)構(gòu)宛如一個(gè)巨大的天體工廠,不同區(qū)域溫度差異,孕育出截然不同的天體,靠近太陽(yáng)內(nèi)的太陽(yáng)系,溫度高達(dá)數(shù)千攝氏度,揮發(fā)性物質(zhì)難以留存,只有金屬和巖石得以固化,這里的塵埃顆粒通過(guò)碰撞、粘連,慢慢聚集成星子,在由星子不斷合并形成行星胚胎,經(jīng)過(guò)數(shù)千萬(wàn)年的激烈碰撞和融合,水星、金星、地球、火星等四顆巖石行星逐漸成型,成為太陽(yáng)系內(nèi)圈成員。
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而在遙遠(yuǎn)的外太陽(yáng)系,低溫環(huán)境讓水、甲烷、氨等物質(zhì)凝結(jié)成冰,豐富的冰物質(zhì)讓行星胚胎快速生長(zhǎng),當(dāng)質(zhì)量達(dá)到地球的10-15倍的時(shí)候,就能夠憑借強(qiáng)大的引力大量吸附氫、氦氣體,迅速膨脹成木星、土星等氣態(tài)巨行星,天王星和海王星雖然也經(jīng)歷過(guò)類似過(guò)程,但是因?yàn)樵喜蛔悖闪梭w積較小的冰巨星,行星形成以后,太陽(yáng)系并未停止演化,早期的木星就像是引力清道夫一樣,其強(qiáng)大的引力擾動(dòng)著小行星帶,阻止了行星的進(jìn)一步形成,也讓柯伊伯帶的物質(zhì)難以聚合成大天體,而太陽(yáng)釋放的強(qiáng)烈恒星風(fēng),吹散了原行星盤(pán)中剩余的氣體和塵埃,讓太陽(yáng)系逐漸清晰起來(lái),最后經(jīng)過(guò)數(shù)億年的碰撞、合并和軌道調(diào)整,太陽(yáng)系才形成現(xiàn)在的格局。
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在太陽(yáng)系中,太陽(yáng)的作用是非常大的,從質(zhì)量層面來(lái)說(shuō),太陽(yáng)起到了決定性的作用,太陽(yáng)系中所有的天體都在圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn),太陽(yáng)不僅僅是太陽(yáng)系的引力核心,更是整個(gè)系統(tǒng)的能量源泉,太陽(yáng)內(nèi)部持續(xù)進(jìn)行氫核聚變反應(yīng),每秒鐘大約有6億氫轉(zhuǎn)化為氦,損失的400萬(wàn)噸質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量,相當(dāng)于每秒爆炸910億枚百萬(wàn)噸級(jí)氫彈,這些能量以電磁輻射等形式向宇宙空間釋放,為太陽(yáng)系帶來(lái)了光和熱,地球之所以能夠誕生生命,就是因?yàn)樘?yáng)的光和熱,讓地球表面維持適宜的溫度、驅(qū)動(dòng)著大氣循環(huán)、水循環(huán)等關(guān)鍵生態(tài)過(guò)程,同時(shí)太陽(yáng)輻射還影響著其它行星的氣候和環(huán)境。比如說(shuō)火星表面的沙塵暴、木星大氣層的風(fēng)暴,都和太陽(yáng)能量有密切的關(guān)系。
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太陽(yáng)對(duì)太陽(yáng)系的影響,還體現(xiàn)在其釋放的太陽(yáng)風(fēng)和磁場(chǎng)作用上,太陽(yáng)風(fēng)是由太陽(yáng)日冕層噴射出的高速帶電粒子流,它像一股無(wú)形的“宇宙風(fēng)”,吹拂著整個(gè)太陽(yáng)系。當(dāng)太陽(yáng)風(fēng)抵達(dá)地球時(shí),會(huì)與地球磁場(chǎng)相互作用,形成壯觀的極光,同時(shí)也可能干擾衛(wèi)星通信、電力系統(tǒng)等人類科技設(shè)施。而在更廣闊的太陽(yáng)系空間,太陽(yáng)風(fēng)與星際介質(zhì)相互作用,塑造了日球?qū)咏Y(jié)構(gòu),為太陽(yáng)系提供了一層“保護(hù)屏障”,抵御著部分來(lái)自星際空間的高能宇宙射線。此外,太陽(yáng)磁場(chǎng)通過(guò)太陽(yáng)風(fēng)擴(kuò)散到太陽(yáng)系各處,影響著行星磁層的形態(tài)與穩(wěn)定性,比如木星強(qiáng)大的磁場(chǎng)與太陽(yáng)磁場(chǎng)的相互作用,會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的電磁現(xiàn)象。從太陽(yáng)系的形成和演化角度來(lái)看,太陽(yáng)的作用更是貫穿始終。
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總體來(lái)說(shuō),太陽(yáng)對(duì)太陽(yáng)系的作用是全方位、根本性的:它用引力搭建了太陽(yáng)系的“骨架”,用能量賦予了太陽(yáng)系“生機(jī)”,用太陽(yáng)風(fēng)與磁場(chǎng)編織了太陽(yáng)系的“防護(hù)網(wǎng)”,更用自身的演化歷程書(shū)寫(xiě)著太陽(yáng)系的“歷史與未來(lái)”。可以說(shuō),沒(méi)有太陽(yáng),就沒(méi)有太陽(yáng)系,更沒(méi)有我們所知的生命與文明。不過(guò)經(jīng)過(guò)科學(xué)家的研究發(fā)現(xiàn),在太陽(yáng)系早期的時(shí)候,除了太陽(yáng)之外,另一團(tuán)巨大的氣體云也在瘋狂的吸積物質(zhì),試圖點(diǎn)燃自己的核聚變引擎,成為第二個(gè)太陽(yáng),它拼命的吞噬著周圍的氫和氦,體重一路飆升,但是就在它即將跨越恒星這道門(mén)檻的時(shí)候,周圍的物質(zhì)都被吃完了,如果當(dāng)年的它能再重80倍,它的內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生足夠的壓力點(diǎn)燃核聚變,那樣的話,今天的地球?qū)碛袃蓚€(gè)太陽(yáng),地表溫度將常年維持在 400 攝氏度以上,海洋會(huì)在瞬間蒸發(fā)殆盡,夜晚將不復(fù)存在。
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不過(guò)可惜的是,它失敗了,這個(gè)失敗的太陽(yáng),就是太陽(yáng)系的行星之王——木星,不過(guò)想要成為恒星,天體必須具備足夠的質(zhì)量以啟動(dòng)核聚變反應(yīng),核聚變是恒星發(fā)光發(fā)熱的能量來(lái)源,它需要在天體核心產(chǎn)生極高的溫度和壓力,使得氫原子能夠克服庫(kù)侖斥力,融合成氦原子核,從而釋放出巨大的能量。而木星的質(zhì)量?jī)H為太陽(yáng)的千分之一,遠(yuǎn)低于成為恒星所需的最低標(biāo)準(zhǔn)——太陽(yáng)質(zhì)量的0.08倍,也就是大約80倍木星質(zhì)量。這個(gè)質(zhì)量差距,讓木星與恒星的身份失之交臂。從木星的內(nèi)部條件來(lái)看,雖然它的核心溫度高達(dá)2萬(wàn)攝氏度,壓力達(dá)到了4000萬(wàn)個(gè)大氣壓,但是這樣的溫度和壓力依然不足以觸發(fā)氫核聚變。
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氫核聚變需要核心溫度達(dá)到1000萬(wàn)攝氏度以上以及更高的壓力。木星核心可能還含有大量巖石和金屬,這也進(jìn)一步限制了核聚變的可能性。雖然木星正在向太空釋放熱量,釋放的能量比從太陽(yáng)接收的多67%,這些額外的熱量來(lái)自木星誕生時(shí)的引力收縮,但這也只是讓它具備了一些類似恒星的特征,而無(wú)法真正點(diǎn)燃核聚變。經(jīng)過(guò)科學(xué)家的研究發(fā)現(xiàn),如果說(shuō)木星的質(zhì)量能夠增加到80倍,它或許能夠成為一顆紅矮星。紅矮星是宇宙中數(shù)量最多的恒星類型,占銀河系恒星總數(shù)的70%以上,它們的核心氫聚變反應(yīng)速率緩慢,這使得其壽命遠(yuǎn)超太陽(yáng),部分紅矮星的壽命甚至可達(dá)萬(wàn)億年,遠(yuǎn)超當(dāng)前宇宙的年齡。由于質(zhì)量小、引力弱,紅矮星內(nèi)部的物質(zhì)混合程度高,不會(huì)像大質(zhì)量恒星那樣出現(xiàn)核心氫耗盡后外層膨脹的情況,且其表面活動(dòng)相對(duì)溫和,偶爾會(huì)爆發(fā)耀斑但能量規(guī)模有限。
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科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn),木星的質(zhì)量和成為恒星的臨界質(zhì)量之間存在著一種微妙的關(guān)系,有的觀點(diǎn)認(rèn)為,木星剛好卡在了臨界點(diǎn)的下方,如果木星的質(zhì)量再大一些,達(dá)到了太陽(yáng)質(zhì)量的百分之80,它就會(huì)成為一顆紅矮星,但是木星的質(zhì)量正好是太陽(yáng)的百分之0.1,這個(gè)比例讓它既足夠大到清理小行星,保護(hù)內(nèi)行星,又不會(huì)干擾到內(nèi)行星軌道,這種精巧的平衡,讓木星在太陽(yáng)系中扮演著獨(dú)特的角色,從宇宙的尺度來(lái)看,木星未來(lái)通過(guò)自然過(guò)程變成恒星的可能性幾乎是非常小的,除非太陽(yáng)系經(jīng)歷極端的變化,比如說(shuō)太陽(yáng)希望以后,木星被其他恒星捕獲并成為其一部分,或者太陽(yáng)系中所有的其它行星都和木星撞擊,但是這種情況發(fā)生的概率是非常低的。
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雖然說(shuō)木星沒(méi)有變成恒星,但是經(jīng)過(guò)科學(xué)家這么多年來(lái)對(duì)木星的研究發(fā)現(xiàn),木星是一顆非常可怕的行星,木星內(nèi)部的結(jié)構(gòu)非常恐怖,0至1000公里是風(fēng)暴與氨冰,是零下150度的極寒地獄,云層由氨冰晶體組成,由于木星自轉(zhuǎn)極快,這里刮著時(shí)速 600 公里的狂風(fēng),是地球上最強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的三倍,巨大的閃電在云層間跳躍,能量是地球閃電的 1000 倍。1000至20000公里是超臨界流體區(qū)域,氫氣不再是氣體,也不是液體,這是一種既像水又像霧的物質(zhì)。沒(méi)有明確的液面,你分不清自己是在游泳還是在飛行,此時(shí)的壓力已經(jīng)是地球大氣的一萬(wàn)倍,相當(dāng)于一座珠穆朗瑪峰倒過(guò)來(lái)壓在你的大拇指上。20000公里以下就是木星的液態(tài)金屬氫海洋,壓力達(dá)到了地球大氣的200萬(wàn)倍。
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溫度飆升到了1萬(wàn)度以上,比太陽(yáng)表面還要溫度高,在這種違反直覺(jué)的極端條件下,氫原子被壓得崩潰了,電子被迫離開(kāi)了原子核,開(kāi)始自由流動(dòng),此刻氫氣變成了一種前所未有的物質(zhì):液態(tài)金屬氫,這是一片真正的海洋,它占據(jù)了木星百分之78的體積,深度超過(guò)了4萬(wàn)公里,是地球直徑的3倍多,地球上最深的馬里亞納海溝,在這片海洋面前微不足道。而且這可不是普通的水,而是一片導(dǎo)電的金屬巖漿,它像水銀一樣閃閃發(fā)光,像巖漿一樣熾熱翻滾,木星那瘋狂的自轉(zhuǎn)速度,攪動(dòng)著這片4萬(wàn)公里的金屬海洋。木星上面還有一個(gè)非常可怕的大紅斑,這是一場(chǎng)已經(jīng)刮了至少 400 年的超級(jí)反氣旋風(fēng)暴,它大到可以吞下整個(gè)地球。
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如果你站在大紅斑的中心,四周的風(fēng)墻高達(dá)幾百公里,風(fēng)速每小時(shí) 600 公里,朱諾號(hào)發(fā)現(xiàn),大紅斑絕不僅僅是表面的風(fēng)暴,它的“根”深深扎入云層以下 350 公里,它像一棵倒掛的巨樹(shù),用看不見(jiàn)的根須吸取著木星內(nèi)部的熱量。雖然木星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常恐怖,但是對(duì)于地球來(lái)說(shuō),木星的存在非常重要,它的強(qiáng)大引力能夠清理小行星帶中的小行星,減少小行星撞擊地球的概率,如果木星真的變成恒星,雖然可能會(huì)給太陽(yáng)系帶來(lái)一些變化,但是地球生命的存在形式或許不會(huì)受到根本性的改變,總之木星和恒星之間只差了一個(gè)關(guān)鍵的質(zhì)量門(mén)檻。雖然它未能成為恒星,但它在太陽(yáng)系中的地位和作用依然不可替代。
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