太陽系是如何形成的 太陽系是否存在X行星

46億年前，銀河系中某個不起眼的地方正在孕育著什麼。星系中瀰漫的氫和氦以及固體塵埃開始凝聚並且形成分子。由於無法承載自身的質量，這一新形成的分子雲便開始了坍縮。在不斷加熱和混合的過程中，一顆恆星誕生了。它就是我們的太陽。

46億年前，銀河系中某個不起眼的地方正在孕育著什麼。星系中瀰漫的氫和氦以及固體塵埃開始凝聚並且形成分子。由於無法承載自身的質量，這一新形成的分子雲便開始了坍縮。在不斷加熱和混合的過程中，一顆恆星誕生了。它就是我們的太陽。那么太陽系是如何形成的?太陽系是否存在X行星?

目前我們還不確切知道到底是什麼觸發了這一過程。也許這一切都源自於近鄰恆星爆炸死亡時所產生的激波。而類似的恆星死亡也不是非常罕見的事件。自從130億年前銀河系形成以來，類似的事情已經發生了無數次。而通過望遠鏡我們可以看到這些事件仍然在繼續發生著。但是作為恆星來講，太陽實在是沒有什麼特殊的。

然而，據我們所知太陽卻是唯一的。從誕生太陽的薄盤中形成了八顆行星，一開始這些行星之間沒有什麼顯著的“差異”。最終在太陽旁的第三顆行星上出現了生命，而這些生命也開始探索他們所在的太陽系。但時至今日依然有六個太陽系的未解之謎有待解答。

一、太陽系是如何形成的？

如果你看一眼太陽系的行星，你也許會認為這些行星不是太陽“親生”的，而是被太陽“領養”的。可這些行星卻是如假包換的“血親”，都是從坍縮形成太陽的分子雲中形成的。你也許會認為不同天體在太陽系中的分布是無章可循的。但其實目前的太陽繫結構已經達到了平衡的狀態，添一分則嫌“胖”，減一分則嫌“瘦”。那么這一精巧的結構是如何形成的呢?

在太陽形成的時候，它消耗了原始太陽星雲中99.8%的物質。按照目前被廣為接受的理論，剩下的物質在引力的作用下形成了一個圍繞新生恆星的氣體塵埃盤。當這個盤中的塵埃顆粒繞太陽運動的時候，它們彼此之間會發生碰撞，並且漸漸地聚合長大。在盤的最內部，由於太陽的核反應已經被點燃，因此高溫使得只有金屬和高熔點的含矽礦物才能倖存下來。這樣一來也限制了塵埃可聚合的大小，所以這一區域中的小天體最終凝聚形成了內太陽系的4顆體型較小的岩質行星水星、金星、地球和火星。

在這一區域之外則沒有類似的限制，在“雪線”以外的區域甲烷和水都是以固體的形式出現的。這個區域中的行星可以長得更大，並且可以在太陽的熱量把氣體驅散之前吸積氣體分子(主要是氫)。這就是木星和土星這樣的氣態巨行星以及溫度更低的巨行星天王星和海王星的最終形成過程。這也是天文學家預計這些行星在流體的表層之下有一個岩石核心的原因。

到目前為止一切都是直接。法國蔚藍海岸天文台的亞歷山德羅·莫比德利(Alessandro Morbidelli)說，但當你要深入到其中的細節的時候問題就來了，吸積模型就是一個很好的範例。沒有人確切知道米級的岩石是如何聚合成10千米級的小天體的。因為小型的固體天體會受到其周圍氣體壓力的作用而最終在聚合之前便落入了太陽。最近提出的一種可能性是氣體中局部湍流提供的低壓使得小岩石最終併合到了一起。

氣態巨行星也有類似的問題。它們的岩石核心必定是在有氣體的情況下聚合而成的，然後才能吸積氣體。而在其他行星系統中也已經發現了非常靠近恆星的類木行星。這些行星的大小和木星相仿，但是軌道半徑卻和地球的差不多，甚至更小。如果在太陽系形成的早期也有一顆木星質量的行星運動到了太陽系的內部，儘管還沒有確定的結論，但諸如地球這樣的內行星都會被散射出太陽系。

按照美國科羅拉多大學的菲爾·阿米蒂奇(Phil Armitage)的說法，沒有證據顯示太陽繫上演過類似的情況。如果說過大的月亮是某種暗示的話，那么它也只是說明了內太陽系在岩質行星形成的最初1億年中一直處於“動盪不安”的狀態，但是很快一切就都安定了下來。根據莫比德利及其同事所提出的理論，在太陽形成之後的幾億年，在木星和土星引力的“強強聯合”作用下天王星和海王星被推到了距離太陽更遠的地方並且占據了現在的位置，由此引發了外太陽系的重組和膨脹。一些小天體會就此撞向木星，而另一些則會被木星的強大引力拋射出太陽系。在整個太陽系的外圍、宇宙的深處，這些未被吸積的殘骸聚集到了一起形成了構想中的奧爾特雲。

太陽系的最近一次引力散射效應的集中體現就是它們對火星和木星之間小行星帶的擾動，由此引發了40億年前(太陽形成之後5-6億年)出現的晚期大規模轟擊。在這期間，大量的小天體撞擊了地球和月亮，但從那以後構成太陽系的天體便又重新恢復了平靜，進入了一種精巧的平衡狀態無疑這對於地球上生命的起源和演化來說是“無價”的。