江苏龙网

  1. 首页 > 生活 > >

「行星」天呐！地球居然是太阳系密度最大的天体


北京联盟_本文原题：天呐！地球居然是太阳系密度最大的天体
周一 · 知古通今|周二 · 牧夫专栏
周五 · 深空探索 | 周六 ·茶余星话 | 周日 · 视频天象
作者：Ethan Siegel
发布于Forbes宇宙大爆炸专栏
翻译：毛明远
校对：牧夫天文校对组
后期：库特莉亚芙卡 ， 李子琦
“
我们太阳系内有恒星、行星、矮行星、卫星、小行星 ， 这些天体中谁的密度最大呢？第一感觉 ， 会觉得是大质量大体积的天体 ， 凭借对万有引力和天体演化的理解 ， 木星、太阳的密度会胜出？但实际上它们的密度不足地球的四分之一 。
换一个角度 ， 你可能会认为重元素较多的天体密度会更大 ， 这样水星就是密度最大的 ， 但事实并不是这样的 。 目前 ， 已知的足够大的天体中地球是密度之王 ， 这究竟是什么原因呢？
「行星」天呐！地球居然是太阳系密度最大的天体
本文插图

八大行星按照实际大小比例排列 ， 但距离并非实际比例 。
Credit: WIKIMEDIA COMMONS USER WP
密度是最简单的物质特性之一 ， 但并不是最基础要素 ， 它由质量和体积决定 。 从显微尺度到天文尺度 ， 所有常规物质都具有一定的内在能量：我们通常所说的质量 。 它们同时占据了一定的空间：我们所说的体积 。 密度是两者的比值 。
太阳系如同所有恒星系统一样诞生于恒星生成区域的气体尘埃云 。 45亿年前太阳系就是在引力作用下逐渐形成的 。 我们借助阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列(ALMA)能够直接观测研究恒星和原行星盘演化 。
「行星」天呐！地球居然是太阳系密度最大的天体
本文插图

ALMA影像：一颗年轻的恒星HL Tauri周围是原行星盘 ， 行星正在形成 。 光谱分析表明其存在大量和多种有机含碳化合物 。
Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
正如上图展示的 ， 新的恒星、行星、卫星、小行星甚至外侧带(类似柯伊伯带)正在形成 ， 我们可以看到中间的空缺 ， 行星正在形成 ， 它们正“清除”所在区域的尘埃和气体；我们同样可以看到 ， 温度从中心的高温区域向外递减 。
但是 ， 我们无法看到物质是如何分布的 ， 它们中的物质包括轻元素到重元素、简单到复杂的物质分子 ， 甚至有机分子 。 这里有三个因素主导着物质如何分布 。
「行星」天呐！地球居然是太阳系密度最大的天体
本文插图

行星大小比较：地球半径比金星大5%；但海王星半径是地球的近5倍 。
Credit: LSMPASCAL OF WIKIMEDIA COMMONS
一、引力作用
由微小粒子构成的物质盘处于旋转状态 ， 靠内侧的速度略高于外侧 ， 引起碰撞聚集 。 那些已形成的稍大颗粒 ， 或是小颗粒聚集成的稍大颗粒 ， 它们的引力作用也会增强 ， 吸引越来越多的颗粒 。 经过千百万年 ， 行星逐渐形成了 。
二、中心高温和强辐射
新生区域中心物质聚集 ， 温度和压力逐步上升 ， 恒星形成 。 在靠近恒星的周围 ， 只有较重的元素可以留存 ， 较轻的元素在高温和高强度辐射下裂解 ， 因此最内侧的行星由大量金属元素构成 。 往外侧 ， 有一个界限 ， 我们太阳系这一界限内侧是岩质行星 ， 外侧是气态行星 。 而且 ， 整个恒星系统从内往外的物质分布可以看出 ， 重元素逐步减少 。
三、行星迁移
宇宙的时间尺度下 ， 复杂的外部引力作用下行星的运行并不稳定 ， 会发生迁移 ， 可能撞向太阳 ， 可能撞向其他天体 ， 在靠近太阳时 ， 原本的冰冻状态物质会挥发 。 如果太靠近恒星 ， 恒星的“大气”会增加摩擦以致于行星的轨道不再稳定 ， 逐渐“坠入”恒星 。 如今我们太阳系已形成45亿年了 ， 我们猜测在早期发生过很多事件 。


推荐阅读


上一篇：家教：在家教大家做好吃的焖鸡饭，超级简单，你也可以秒变大厨

下一篇：『』世界第一座人体大厦，以人类器官为原型修建，一人只能参观1小时