现代观念

目前研究太阳系起源的方法是把它当作宇宙演化的一般过程的一部分恒星的形成.随着观测信息的稳步增加,这一过程的可信模型领域已经缩小。这些信息包括对巨大星际云中恒星形成区域的观测,以及在现有化学物质中揭示的微妙线索作文太阳系中存在的物体。许多科学家对现代视角做出了贡献,最著名的是加拿大出生的美国天体物理学家阿利斯泰尔·G.W.卡梅隆

形成太阳星云

的青睐范式因为太阳系的起源始于宇宙的一部分引力坍缩星际云气体和尘埃的初始质量只比现在的质量大10 - 20%太阳.这种崩溃可能是由随机波动引起的密度在云内部,一个或多个可能导致足够物质的积累来启动这个过程,或者由外部扰动,如冲击波从一个超新星.坍缩的云区很快就变成了大致的球形。因为它是围绕星系中心旋转的,离中心较远的部分比离中心较近的部分移动得更慢。因此,随着云的崩塌,它开始旋转,并开始保存角动量,它的旋转速度随着它的继续收缩而增加。与正在进行的收缩这时,云变平了,因为物质更容易受到引力的吸引重力垂直于它旋转的平面比沿它旋转的方向相反离心力是最大的。这一阶段的结果,正如在拉普拉斯模型中一样,是围绕中心凝聚物形成的物质盘。

这种配置,通常称为太阳星云它的形状类似于一个典型的螺旋星系,只是规模小了很多。当气体和尘埃向凝结的中心坍缩时,它们势能转换为动能(运动能量),物质的温度上升。最终,在凝结过程中,温度变得足够高,开始发生核反应,从而诞生了太阳。

与此同时,圆盘中的物质相互碰撞、结合,逐渐形成越来越大的物体,就像康德的理论一样。因为大多数物质颗粒的轨道几乎相同,它们之间的碰撞相对温和,这使得粒子可以粘在一起。因此,更大的粒子团逐渐形成。

分化成内心的外行星

在这一阶段,盘内各个吸积物体在生长和组成上的差异取决于它们与中心热质量的距离。靠近新生的太阳,温度太高了从气态凝结成冰,但是,在今天的距离木星(约5au)及以上,水可以形成。这种差异的重要性与形成中的行星能否获得水有关。因为相对的丰度宇宙在各种元素中,能形成的水分子比其他任何元素都多复合.(事实上,水是宇宙中第二丰富的分子,仅次于氢分子。)因此,在太阳星云中形成的物体,在水可以凝结成冰的温度下,比在离太阳更近的地方形成的物体,能够以固体物质的形式获得更多的质量。一旦这样一个吸积体达到大约10倍于现在的质量地球它的引力可以吸引并保留大量甚至最轻的元素,而且,来自太阳星云。这是两个最丰富的宇宙中的元素,以及在这个区域形成的行星可以变得非常巨大。只有距离为5非盟或者更多在太阳星云中有足够质量的物质来建造这样一个地球

这张简单的图片可以解释内行星和外行星之间的巨大差异。内行星形成的温度太高,不允许有丰富的物质挥发性冻结温度相对较低的物质,如水,二氧化碳,凝结成冰。因此,它们仍然是小的岩石体。相比之下,大的低密度、富含气体的外行星形成的距离超出了天文学家的观测范围被称为雪线”即:这是距离太阳的最小半径,水冰可能在大约150k(- 190°F, - 120°C)凝结。太阳星云中温度梯度的影响今天可以从固体中冷凝挥发物的比例随着与太阳距离的增加而增加中看到。当星云气体冷却时,第一个从气相凝结的固体物质是含金属的颗粒硅酸盐S,岩石的基础。在离太阳更远的地方,形成了冰。在太阳系内部,地球的月亮,以密度每立方厘米重3.3克,是一种由硅酸盐矿物组成的卫星。在太阳系外是低密度的卫星,比如土星的特提斯海.由于密度约为每立方厘米1克,这个物体的主要成分一定是水冰。在距离更远的地方,卫星密度再次上升,但只是轻微上升,可能是因为它们吸收了密度更大的固体,比如冻结的二氧化碳,这些固体在更低的温度下凝结。

尽管有其明显的逻辑,但自20世纪90年代初以来,这种设想受到了一些强大的挑战。一个来自于对其他太阳系的发现,其中许多包含巨行星绕着恒星非常近的轨道运行。(见下文对其他太阳系的研究)。另一个意外的发现是伽利略木星的航天器任务大气丰富了挥发性物质如和分子看到木星:木星系统起源的理论).为了使这些气体凝结并融入到冰体中,吸积形成木星的核心,需要30 K(- 400°F, - 240°C)或更低的温度。这对应的距离远远超出了木星被认为形成的传统雪线。另一方面,某些后来的模型表明,靠近太阳星云中心平面的温度要比以前估计的低得多(25 K[- 415°F, - 248°C])。

虽然许多这样的问题仍有待解决,太阳星云模型康德和拉普拉斯看起来基本正确。支持这一观点的是对红外和射电波长的观测,它们揭示了年轻恒星周围的物质盘。这些观测还表明,行星形成的时间非常短。一个国家的崩溃星际云形成一个圆盘大约需要一百万年。这个圆盘的厚度是由它所含的气体决定的,因为正在形成的固体颗粒迅速沉降到圆盘的背板上,时间从1微米(0.00004英寸)颗粒的10万年到1厘米(0.4英寸)颗粒的10年不等。随着中平面局部密度的增大,粒子碰撞生长的机会增大。随着粒子的生长,引力场的增加会加速粒子的进一步生长。计算表明,10公里(6英里)大小的物体将在1000年内形成。这样的对象足够大,可以被调用星子S,构成行星的基石。

行星的后期阶段吸积

吸积的持续增长导致物体越来越大。在吸积撞击过程中释放的能量足以引起蒸发和广泛的融化,改变了星云中直接凝结产生的原始物质。对行星形成过程这一阶段的理论研究表明,有几个与月球或行星大小相当的天体火星一定是在今天发现的行星之外形成的。这些巨大的星子——有时被称为行星胚胎——与行星的碰撞会产生巨大的影响,并可能产生一些异常在今天的太阳系中,例如,奇怪的高密度以及极其缓慢和逆行的旋转金星.地球与火星大小的行星胚胎碰撞可能形成月球。看到月球:起源和进化).在吸积后期对火星的一些较小的影响可能是造成目前火星大气稀薄的原因。

同位素衰变形成的同位素的研究放射性在月球样本和陨石中,半衰期短的母元素已经证明,包括地球在内的内行星和月球的形成基本上是在星际云区域崩溃后的5000万年内完成的。主要吸积阶段留下的碎片对行星和卫星表面的轰击持续了6亿年,但这些撞击只占任何给定物体质量的百分之几。