科学|火星是如何诞生的?科学家追溯到太阳系形成的时刻


火星和太阳系其余部分形成于46亿年前 。 但究竟行星是如何形成的仍然是一个争论的话题 。 目前 , 有两种理论认为冠军的作用 。
太阳系形成之初
科学|火星是如何诞生的?科学家追溯到太阳系形成的时刻
本文插图
第一个也是最广泛接受的理论 , 核心吸积作用 , 很好地形成了像火星这样的类地行星 , 但在巨大的行星上存在问题 。 第二 , 磁盘不稳定的方法 , 可以解释这些巨大行星的产生 。
科学家们正在继续研究太阳系中的行星 , 以更好地了解这些方法中哪一种是最准确的 。
核心增长模型
最主要的理论 , 被称为核心吸积 , 是太阳系开始时是一个巨大的、团状的冷气体和尘埃云 , 被称为太阳星云 。 这个星云由于自身的重力而坍缩 , 并被压扁成一个旋转的圆盘 。 物质被拉到圆盘的中央 , 形成太阳 。
其他物质颗粒粘在一起形成一团块叫做星子 。 其中一些组合形成小行星、彗星、卫星和行星 。 太阳风——带电粒子流从太阳流出——冲走了较轻的元素 , 如氢和氦 , 留下的大多是小而岩石的世界 。 然而 , 在外部区域 , 由于太阳风较弱 , 气态巨行星主要由氢和氦组成 。
系外行星的观测似乎证实了核心吸积是主导形成的过程 。 拥有更多“金属”的恒星——天文学家使用氢和氦以外的元素——在它们的核心中有比它们的金属可怜的表亲更大的行星 。 根据美国国家航空航天局(NASA)的说法 , 核心吸积表明 , 小的、岩石的世界应该比更大的气态巨行星更常见 。
2005年发现的一颗巨大的行星围绕着类似太阳的恒星HD 149026轨道运行 , 这是一个外行星的例子 , 它帮助加强了核心吸积的案例 。
格雷格·亨利在一份新闻稿中说:“这是对行星形成的核心吸积理论的确认 , 也证明了这类行星的存在 。 ”纳什维尔田纳西州立大学的天文学家亨利发现了星星的暗淡 。
在2018年 , 欧洲航天局计划发射“太阳系外行星”(CHEOPS) , 该卫星将研究从超级地球到海王星的太阳系外行星 。 研究这些遥远的星球可能有助于确定太阳系中的行星是如何形成的 。
“在核心的吸积场景中 , 行星的核心必须达到临界质量 , 然后才能以失控的方式加入气体 。 ”CHEOPS团队说 。
“这个临界质量依赖于许多物理变量 , 其中最重要的是星子增生的速率 。 ”
通过研究不断增长的行星如何增加物质 , CHEOPS将为世界的发展提供洞察 。
核心吸积在18世纪晚期由伊曼努尔·康德(Immanuel Kant)和皮埃尔·拉普拉斯(Pierre拉普拉斯)首次提出 。 星云理论有助于解释我们太阳系中的行星是如何形成的 。 但随着“超级地球”行星的发现 , 围绕着其他恒星运行的行星 , 提出了一种新的理论 , 即磁盘不稳定性 。
磁盘不稳定模型
尽管核心吸积模型对类地行星很好 , 但气态巨行星需要迅速进化 , 才能抓住它们所包含的大量较轻的气体 。 但模拟还无法解释这种快速形成的原因 。 根据模型 , 这个过程需要几百万年 , 比早期太阳系的轻气体还要长 。 与此同时 , 核心吸积模型面临着一个迁移问题 , 因为小行星很可能在短时间内螺旋上升到太阳 。
根据一个相对较新的理论 , 磁盘不稳定 , 尘埃和气体聚集在太阳系生命的早期 。 随着时间的推移 , 这些团块慢慢地压缩成一个巨大的行星 。 这些行星的形成速度比它们的核心吸积物更快 , 有时甚至在一千年的时间里 , 使它们能够捕捉到快速消失的更轻的气体 。 它们还能很快到达一个稳定的轨道 , 使它们无法进入太阳 。
根据太阳系外行星天文学家保罗·威尔逊(Paul Wilson)的说法 , 如果磁盘不稳定支配着行星的形成 , 那么它应该在大量的指令下产生大量的世界 。 这四颗巨大的行星围绕着恒星HD 9799旋转 , 为磁盘不稳定提供了观测证据 。 在它的恒星周围环绕着2000年的外行星 , 它也可以是一个通过磁盘不稳定形成的世界的例子 , 尽管这个星球也可能因为与它的邻居的相互作用而被驱逐 。