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木星和土星分别是太阳系的第一大和第二大行星 , 其中木星的平均直径约为139822公里 , 土星的平均直径约为116464公里 , 从体积上来看 , 木星比土星大不了多少 , 但从质量上来讲 , 土星就远远不及木星了 , 因为土星的质量约为5.6834 x 10^26千克 , 而木星的质量却约为1.8982 x 10^27千克 。
【木星为什么会那么大?原来它捡到了一个大便宜】太阳系第二大行星与木星的差距都如此悬殊了 , 其他的行星就更不用提了 , 实际上 , 木星的质量是太阳系中其他行星质量之和的2倍多 , 完全可以说是“傲视群星” , 所以问题就来了 , 木星为什么会那么大呢?答案就是:因为在太阳系形成之初 , 它捡到了一个大便宜 。
可观测宇宙中存在着数量极为庞大的恒星 , 在这些恒星之中有“垂垂老矣”的 , 有“正当壮年”的 , 当然也有正处于诞生之初的 , 只要我们观测的恒星数量足够多 , 就可以集齐处于所有阶段的恒星 。
在过去的日子里 , 科学家们早已观测到了大量处于诞生之初的恒星 , 而分析结果表明 , 这些恒星无一例外地都是从原始星云演化而来 。
简单来讲就是 , 原始星云在引力的作用下发生坍缩 , 在此过程中 , 星云中的物质会不断地向其引力中心聚集 , 并最终形成一颗闪亮的恒星 , 在此之后 , 星云中的残余物质则会一边围绕着新生的恒星运行 , 一边互相吸积 , 进而形成围绕着新生恒星的众多天体 。
所以我们完全有理由相信 , 太阳系同样也是形成于一片原始星云 , 事实上 , 这也是科学界的主流观点 , 科学家认为 , 太阳系诞生于大约45.7亿年前 , 是由一片被称为“太阳星云”的原始星云在发生引力坍缩后演化而成 。
太阳及其行星的形成过程大概可以分为4步:1、“太阳星云”开始坍缩;2、太阳在星云中心位置形成;3、星云的残余物质围绕着太阳形成一个被称为“原行星盘”的盘状结构;4、“原行星盘”中的物质继续互相吸积 , 最终形成我们现在所看到的八大行星 。
按常理来说 , “原行星盘”距离太阳越近的区域物质就越密集 , 所以距离太阳更近的水星、金星、地球、火星都应该比木星更大才对 , 但我们都知道 , 太阳系中实际情况却并非如此 , 为什么呢?其实这是可以解释的 。
从水的三相图可以看到 , 在没有压力或者压力过低的情况下 , 水不可能以液态的形式存在 , 其实对于其他的物质而言 , 这样的规律同样也是适用的 。 由于在“原行星盘”不存在拥有稳定压强的环境 , 因此“原行星盘”中几乎所有的物质都只能以气态和固态的形式存在 。
相对而言 , 固态的物质更加容易吸积 , 在理想情况下 , 固态物质会通过互相碰撞和吸积像滚雪球一样越来越大 , 当其质量达到一定程度的时候 , 其产生的引力就足以吸引附近的气体 , 然后再进一步增大 。
然而在距离太阳较近的区域中 , 这样的“理想情况”并不存在 , 其原因就是太阳 , 一方面来讲 , 太阳的热量会使很多挥发性物质(如水、氨、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等)只能以气态的形式存在 , 另一方面来讲 , 太阳释放出的恒星风还会持续地将“原行星盘”中的气体向外驱离 。
这就造成了固态物质相对较少 , 并且气态物质还会不断地向外逃逸 , 所以这片区域中就只形成了体积和质量都相对较小的岩石行星 。
随着与太阳距离的增加 , 温度也会逐渐降低 , 当距离增加到一定程度的时候 , 那些挥发性物质就会凝结成固体 , 从而变得易于吸积 。
我们可以将刚好能让挥发性物质凝结成固体颗粒的距离称为“冻结线” , 由于每一种挥发性物质的“冻结线”都各不相同 , 因此太阳系的“冻结线”其实是一个距离范围 , 根据科学家的估算 , 在太阳系诞生之初 , “冻结线”的范围大约在距离太阳2.7至5个天文单位之间 。
可以想象的是 , 假如有一颗行星的形成位置正好位于“冻结线”的外侧边缘 , 那么它无疑就是捡到了一个大便宜 , 因为它在这里可以获取到大量的固态物质 , 进而迅速成长 。
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