太陽系內近地軌道為何是巖石星球

2021-01-20 治國評天下

太陽系內近地軌道為何是巖石星球

水星、金星、地球、火星這四個近地軌道行星都是巖石星球,而木星、土星、天王星、水王星都是氣態星球,這是為何呢?原因應該是多方面的,下面我們探討一下。

首先,也許不是最大因素,星球演化的物質構成來源不同。我們知道星雲物質演化成太陽系,這個星雲物質是由超新星爆發留下的殘骸物質,含有大量重元素。星雲物質分布密度分布雖然很稀疏,但是依然應該存在物質碰撞的。長時期的物質碰撞結果,類似於空氣分子的自由運動,會形成分子或物質顆粒的速度差異分布規律,大質量分子或大質量顆粒平均運動速度會明顯偏低。

太陽系在形成的過程中,運動速度偏低的物質容易被引力拉入到接近中心區域,也就是距離太陽近的區域,重元素比例相對距離太陽遠的區域大一些。或者說重元素分布規律是距離太陽越遠,佔比越小。近地軌道距離太陽近,重元素比重相對大一些,形成重元素佔比較大的星球也就順理成章了,這是近地軌道星球是巖石星球的重要基礎。

然後,也許是主要因素,近地軌道周長相對遠日軌道小得多,行星之間的軌道間距也小一些,這導致近地軌道行星的勢力範圍空間較小,吸納的物質範圍空間區域不大,自然難以形成更大星球。由於無法形成更大星球,引力不足以束縛更多氣態物質,或曾經束縛的氣態物質容易流失。結果是,本身氣態物質就少了,本身質量也不太大,只能維持巖石狀態的星球了。可見,星球自身的質量是重要因素,不太大的星球質量只能維持固態了,難以以液態或氣態物質構成星球物質主體。

我們可以想像或知道,特別小的天體,不可能是氣態的,因為自身引力不能束縛自身的氣態物質,氣態物質會逃逸散失殆盡。近地軌道行星雖然不算是特別小的天體,但也受到類似的影響,無法束縛更多的氣態物質,因此,只能形成固態物質為主體的巖石星球。比如,小行星帶的小行星都是固態的,木星或土星的衛星也是固態的。這種小型星球,主要靠固態物質的分子力來束縛自身物質,而不再主要靠引力來束縛了。

我們還可以知道,質量較大的天體,可以容易束縛氣態物質,因此捕獲了巨量的氣態物質,最終導致自身以氣態物質構成為主,像木星、土星就是這樣的情況。質量更大的天體,束縛的氣態物質會更多一些,自己本身氣溫會更高一些,以至於會達到核聚變門檻,太陽等眾多恆星就是這樣的情況。

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