太陽系據信起源於大約46億年前一片龐大的氣體塵埃雲(太陽星雲)中,這片星雲的質量是當前太陽的好幾倍。在數百萬年的時間裡,星雲坍塌成了旋轉的扁平盤面,盤面中心濃密而熾熱。盤面的中央區域最終演變成太陽,部分剩餘物質形成了太陽系的行星和其他部分。
沒人確切地知道究竟是什麼原因讓產生太陽系的龐大氣體塵埃雲——太陽星雲開始坍塌。可以肯定的是,引力通過某種方式克服了讓星雲保持膨脹的氣體的壓力。星雲在坍塌過程中變扁,形成薄餅狀的盤面的中央的核球。與滑冰者收回手臂時轉動變快的原理相同,隨著盤面的凝聚,它的自轉速度隨之加快,中央區域也變得更加熾熱緻密。在盤面最靠近熾熱中心的地方,只有巖石顆粒和金屬還可以保持固體狀態,其他物質都會揮發掉。在此過程中,這些巖石和金屬顆粒逐漸凝聚到一起,形成了星子(巖質小型天體,直徑最大可達幾千米),最終成為巖質內行星(包括水星、金星、地球和火星)。在溫度較低的盤面外圍也發生著類似的過程,不過凝聚成星子的固體顆粒含有大量不同種類的冰態物質(包括水冰、氨冰、甲烷冰等)以及巖石。這些物質最終組成氣態巨行星(木星、土星、天王星和海王星)的核心。
太陽系的形成
皮埃爾-西蒙·拉普拉斯
皮埃爾·拉普拉斯(1749-1827)是法國數學家,他發展了星雲假說。這一假說最早由德國哲學家伊曼紐爾·康德提出,認為太陽系起源於巨型氣體星雲的收縮。這一假說是現在最廣為接受的太陽系起源學說。拉普拉斯對科學的另一貢獻是他分析了行星之間複雜的引力作用。他研究了這些作用力對太陽系穩定性的可能影響,並得出了太陽系天生穩定的結論。
1.太陽星雲的形成
太陽星雲
太陽星雲起初是龐大的低溫氣體塵埃雲,比當前的太陽系大許多倍。它的初始溫度大約是零下230攝氏度。太陽星雲最初可能轉的很慢。
2.原太陽的形成
原太陽
在引力的作用下,太陽星雲凝聚形成緻密的中央區域(原太陽)和彌散的外部區域(原行星盤)。隨著星雲的收縮,它開始加速自轉並變得扁平,中央區域被加熱。
3.環帶與星子
環帶與星子
旋轉盤的不穩定性導致其中的區域在引力的作用下凝聚形成環帶。星子(由巖石和冰態物質組成的小型天體)通過吸積更小的顆粒而在環帶內緩慢成型。
4.巖質行星
金星
星子通過引力作用彼此吸引碰撞,構成行星。在靠近原太陽的地方溫度極高,只有巖石與金屬可以承受這裡的熱量,因此在該區域形成的行星主要由這些物質組成。
5.氣態巨行星
木星
在盤面的外圍,星子形成的天體由巖石和冰態物質組成,它們變得足夠大,可以在周圍吸引大量的氣體。在這些氣態巨行星形成後不久,原太陽成為了羽翼豐滿的恆星。
6.遺留的殘骸
奧爾特星雲
太陽的輻射吹走了太陽系中大多數殘餘的氣體以及其他未被吸積的物質。盤面外圍部分殘餘的星子形成了廣袤遙遠的奧爾特彗星雲。