在大约50亿年前,太阳系一片混乱,太阳诞生以后吸收了周围大量的物质,所以太阳的质量占到了太阳系总质量的百分之99.86,然而太阳的形成并不是孤军奋战,围绕新生太阳的剩余物质,在引力的旋转作用下,逐渐形成了一个扁平的原行星盘,这个盘状结构宛如一个巨大的天体工厂,不同区域温度差异,孕育出截然不同的天体,靠近太阳内的太阳系,温度高达数千摄氏度,挥发性物质难以留存,只有金属和岩石得以固化,这里的尘埃颗粒通过碰撞、粘连,慢慢聚集成星子,在由星子不断合并形成行星胚胎,经过数千万年的激烈碰撞和融合,水星、金星、地球、火星等四颗岩石行星逐渐成型,成为太阳系内圈成员。
而在遥远的外太阳系,低温环境让水、甲烷、氨等物质凝结成冰,丰富的冰物质让行星胚胎快速生长,当质量达到地球的10-15倍的时候,就能够凭借强大的引力大量吸附氢、氦气体,迅速膨胀成木星、土星等气态巨行星,天王星和海王星虽然也经历过类似过程,但是因为原料不足,成了体积较小的冰巨星,行星形成以后,太阳系并未停止演化,早期的木星就像是引力清道夫一样,其强大的引力扰动着小行星带,阻止了行星的进一步形成,也让柯伊伯带的物质难以聚合成大天体,而太阳释放的强烈恒星风,吹散了原行星盘中剩余的气体和尘埃,让太阳系逐渐清晰起来,最后经过数亿年的碰撞、合并和轨道调整,太阳系才形成现在的格局。
在太阳系中,太阳的作用是非常大的,从质量层面来说,太阳起到了决定性的作用,太阳系中所有的天体都在围绕太阳公转,太阳不仅仅是太阳系的引力核心,更是整个系统的能量源泉,太阳内部持续进行氢核聚变反应,每秒钟大约有6亿氢转化为氦,损失的400万吨质量转化为能量,相当于每秒爆炸910亿枚百万吨级氢弹,这些能量以电磁辐射等形式向宇宙空间释放,为太阳系带来了光和热,地球之所以能够诞生生命,就是因为太阳的光和热,让地球表面维持适宜的温度、驱动着大气循环、水循环等关键生态过程,同时太阳辐射还影响着其它行星的气候和环境。比如说火星表面的沙尘暴、木星大气层的风暴,都和太阳能量有密切的关系。
太阳对太阳系的影响,还体现在其释放的太阳风和磁场作用上,太阳风是由太阳日冕层喷射出的高速带电粒子流,它像一股无形的“宇宙风”,吹拂着整个太阳系。当太阳风抵达地球时,会与地球磁场相互作用,形成壮观的极光,同时也可能干扰卫星通信、电力系统等人类科技设施。而在更广阔的太阳系空间,太阳风与星际介质相互作用,塑造了日球层结构,为太阳系提供了一层“保护屏障”,抵御着部分来自星际空间的高能宇宙射线。此外,太阳磁场通过太阳风扩散到太阳系各处,影响着行星磁层的形态与稳定性,比如木星强大的磁场与太阳磁场的相互作用,会产生复杂的电磁现象。从太阳系的形成和演化角度来看,太阳的作用更是贯穿始终。
总体来说,太阳对太阳系的作用是全方位、根本性的:它用引力搭建了太阳系的“骨架”,用能量赋予了太阳系“生机”,用太阳风与磁场编织了太阳系的“防护网”,更用自身的演化历程书写着太阳系的“历史与未来”。可以说,没有太阳,就没有太阳系,更没有我们所知的生命与文明。不过经过科学家的研究发现,在太阳系早期的时候,除了太阳之外,另一团巨大的气体云也在疯狂的吸积物质,试图点燃自己的核聚变引擎,成为第二个太阳,它拼命的吞噬着周围的氢和氦,体重一路飙升,但是就在它即将跨越恒星这道门槛的时候,周围的物质都被吃完了,如果当年的它能再重80倍,它的内部就会产生足够的压力点燃核聚变,那样的话,今天的地球将拥有两个太阳,地表温度将常年维持在 400 摄氏度以上,海洋会在瞬间蒸发殆尽,夜晚将不复存在。
不过可惜的是,它失败了,这个失败的太阳,就是太阳系的行星之王——木星,不过想要成为恒星,天体必须具备足够的质量以启动核聚变反应,核聚变是恒星发光发热的能量来源,它需要在天体核心产生极高的温度和压力,使得氢原子能够克服库仑斥力,融合成氦原子核,从而释放出巨大的能量。而木星的质量仅为太阳的千分之一,远低于成为恒星所需的最低标准——太阳质量的0.08倍,也就是大约80倍木星质量。这个质量差距,让木星与恒星的身份失之交臂。从木星的内部条件来看,虽然它的核心温度高达2万摄氏度,压力达到了4000万个大气压,但是这样的温度和压力依然不足以触发氢核聚变。
氢核聚变需要核心温度达到1000万摄氏度以上以及更高的压力。木星核心可能还含有大量岩石和金属,这也进一步限制了核聚变的可能性。虽然木星正在向太空释放热量,释放的能量比从太阳接收的多67%,这些额外的热量来自木星诞生时的引力收缩,但这也只是让它具备了一些类似恒星的特征,而无法真正点燃核聚变。经过科学家的研究发现,如果说木星的质量能够增加到80倍,它或许能够成为一颗红矮星。红矮星是宇宙中数量最多的恒星类型,占银河系恒星总数的70%以上,它们的核心氢聚变反应速率缓慢,这使得其寿命远超太阳,部分红矮星的寿命甚至可达万亿年,远超当前宇宙的年龄。由于质量小、引力弱,红矮星内部的物质混合程度高,不会像大质量恒星那样出现核心氢耗尽后外层膨胀的情况,且其表面活动相对温和,偶尔会爆发耀斑但能量规模有限。
科学家研究发现,木星的质量和成为恒星的临界质量之间存在着一种微妙的关系,有的观点认为,木星刚好卡在了临界点的下方,如果木星的质量再大一些,达到了太阳质量的百分之80,它就会成为一颗红矮星,但是木星的质量正好是太阳的百分之0.1,这个比例让它既足够大到清理小行星,保护内行星,又不会干扰到内行星轨道,这种精巧的平衡,让木星在太阳系中扮演着独特的角色,从宇宙的尺度来看,木星未来通过自然过程变成恒星的可能性几乎是非常小的,除非太阳系经历极端的变化,比如说太阳希望以后,木星被其他恒星捕获并成为其一部分,或者太阳系中所有的其它行星都和木星撞击,但是这种情况发生的概率是非常低的。
虽然说木星没有变成恒星,但是经过科学家这么多年来对木星的研究发现,木星是一颗非常可怕的行星,木星内部的结构非常恐怖,0至1000公里是风暴与氨冰,是零下150度的极寒地狱,云层由氨冰晶体组成,由于木星自转极快,这里刮着时速 600 公里的狂风,是地球上最强台风的三倍,巨大的闪电在云层间跳跃,能量是地球闪电的 1000 倍。1000至20000公里是超临界流体区域,氢气不再是气体,也不是液体,这是一种既像水又像雾的物质。没有明确的液面,你分不清自己是在游泳还是在飞行,此时的压力已经是地球大气的一万倍,相当于一座珠穆朗玛峰倒过来压在你的大拇指上。20000公里以下就是木星的液态金属氢海洋,压力达到了地球大气的200万倍。
温度飙升到了1万度以上,比太阳表面还要温度高,在这种违反直觉的极端条件下,氢原子被压得崩溃了,电子被迫离开了原子核,开始自由流动,此刻氢气变成了一种前所未有的物质:液态金属氢,这是一片真正的海洋,它占据了木星百分之78的体积,深度超过了4万公里,是地球直径的3倍多,地球上最深的马里亚纳海沟,在这片海洋面前微不足道。而且这可不是普通的水,而是一片导电的金属岩浆,它像水银一样闪闪发光,像岩浆一样炽热翻滚,木星那疯狂的自转速度,搅动着这片4万公里的金属海洋。木星上面还有一个非常可怕的大红斑,这是一场已经刮了至少 400 年的超级反气旋风暴,它大到可以吞下整个地球。
如果你站在大红斑的中心,四周的风墙高达几百公里,风速每小时 600 公里,朱诺号发现,大红斑绝不仅仅是表面的风暴,它的“根”深深扎入云层以下 350 公里,它像一棵倒挂的巨树,用看不见的根须吸取着木星内部的热量。虽然木星的内部结构非常恐怖,但是对于地球来说,木星的存在非常重要,它的强大引力能够清理小行星带中的小行星,减少小行星撞击地球的概率,如果木星真的变成恒星,虽然可能会给太阳系带来一些变化,但是地球生命的存在形式或许不会受到根本性的改变,总之木星和恒星之间只差了一个关键的质量门槛。虽然它未能成为恒星,但它在太阳系中的地位和作用依然不可替代。
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