同樣都是行星,為何地球是「固態行星」,木星是「氣態行星」?
我們知道宇宙當中的星球主要分為恆星和行星,其中像太陽一樣自身能夠發光放熱,釋放出能量的就是恆星;而圍繞著太陽旋轉,包括地球在內,自身不能發光放熱的星球,就是行星。縱觀我們太陽系當中的「八大行星」,其中以小行星帶為分界線:距離太陽比較近的水星、金星、地球和火星,都是固態行星,質量和體積都比較小;而小行星帶之外,距離太陽比較遠的木星、土星、天王星和海王星,都是氣態的行星,質量也比較大。這是為什麼呢?
其實固態行星和氣態行星產生的原因,都是相同的,最開始構成它們的,也都是宇宙中一團團的星雲。但是在形成的過程中,宇宙中許多的因素,包括星球本身,以及星球所處的位置,都在一定程度上決定了行星最後能夠形成的大小。決定行星類別的原因,主要有如下兩點:
首先第一點,就是宇宙元素的佔比。我們知道在宇宙中絕大部分的物質,都是以單個質子的氫原子的形式存在的,幾乎佔據了宇宙質量的90%左右。而像是構成地球巖石,土壤的矽、碳、鈣、硫等物質,這些相對比較重的元素,在宇宙中存在的含量都比較小,幾乎還不到1%。所以通常固態行星在形成的過程中,沒有足夠的物質維持自身巨大的體積,是非常大的原因。
然後第二點,就是行星所處的位置。上文當中已經提到過,距離太陽比較近的行星,質量都比較小,而距離太陽比較遠的行星,質量則比較大。這是因為距離太陽比較近的物質,受到太陽的引力自然是比受到其他行星的引力,要大得多的(太陽的質量佔據太陽系的99.8%左右),所以在距離太陽比較近的地方,也很難成為大型的氣態行星。相反在距離太陽比較遠的地方,物質受到太陽的引力比較小,自然也更容易受到行星的吸引,而行星吸引了足夠多的物質,就形成了氣態的巨行星。
固態行星和氣態行星的「界限」,大概在地球質量的7倍左右。也就是說,當一顆固態行星能夠擁有地球7倍以上質量的時候,就能擁有足夠的引力,吸引周圍質量比較輕的氣態元素,形成一個龐大的「氣殼」。科學家推測在木星土星這些氣態巨行星的內部,都有一個固態的「核」,而這些星球外部的「氣層」,都是被大質量的核所吸引的。