在大約50億年前,太陽系一片混亂,太陽誕生以后吸收了周圍大量的物質,所以太陽的質量占到了太陽系總質量的百分之99.86,然而太陽的形成并不是孤軍奮戰,圍繞新生太陽的剩余物質,在引力的旋轉作用下,逐漸形成了一個扁平的原行星盤,這個盤狀結構宛如一個巨大的天體工廠,不同區域溫度差異,孕育出截然不同的天體,靠近太陽內的太陽系,溫度高達數千攝氏度,揮發性物質難以留存,只有金屬和巖石得以固化,這里的塵埃顆粒通過碰撞、粘連,慢慢聚集成星子,在由星子不斷合并形成行星胚胎,經過數千萬年的激烈碰撞和融合,水星、金星、地球、火星等四顆巖石行星逐漸成型,成為太陽系內圈成員。
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而在遙遠的外太陽系,低溫環境讓水、甲烷、氨等物質凝結成冰,豐富的冰物質讓行星胚胎快速生長,當質量達到地球的10-15倍的時候,就能夠憑借強大的引力大量吸附氫、氦氣體,迅速膨脹成木星、土星等氣態巨行星,天王星和海王星雖然也經歷過類似過程,但是因為原料不足,成了體積較小的冰巨星,行星形成以后,太陽系并未停止演化,早期的木星就像是引力清道夫一樣,其強大的引力擾動著小行星帶,阻止了行星的進一步形成,也讓柯伊伯帶的物質難以聚合成大天體,而太陽釋放的強烈恒星風,吹散了原行星盤中剩余的氣體和塵埃,讓太陽系逐漸清晰起來,最后經過數億年的碰撞、合并和軌道調整,太陽系才形成現在的格局。
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在太陽系中,太陽的作用是非常大的,從質量層面來說,太陽起到了決定性的作用,太陽系中所有的天體都在圍繞太陽公轉,太陽不僅僅是太陽系的引力核心,更是整個系統的能量源泉,太陽內部持續進行氫核聚變反應,每秒鐘大約有6億氫轉化為氦,損失的400萬噸質量轉化為能量,相當于每秒爆炸910億枚百萬噸級氫彈,這些能量以電磁輻射等形式向宇宙空間釋放,為太陽系帶來了光和熱,地球之所以能夠誕生生命,就是因為太陽的光和熱,讓地球表面維持適宜的溫度、驅動著大氣循環、水循環等關鍵生態過程,同時太陽輻射還影響著其它行星的氣候和環境。比如說火星表面的沙塵暴、木星大氣層的風暴,都和太陽能量有密切的關系。
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太陽對太陽系的影響,還體現在其釋放的太陽風和磁場作用上,太陽風是由太陽日冕層噴射出的高速帶電粒子流,它像一股無形的“宇宙風”,吹拂著整個太陽系。當太陽風抵達地球時,會與地球磁場相互作用,形成壯觀的極光,同時也可能干擾衛星通信、電力系統等人類科技設施。而在更廣闊的太陽系空間,太陽風與星際介質相互作用,塑造了日球層結構,為太陽系提供了一層“保護屏障”,抵御著部分來自星際空間的高能宇宙射線。此外,太陽磁場通過太陽風擴散到太陽系各處,影響著行星磁層的形態與穩定性,比如木星強大的磁場與太陽磁場的相互作用,會產生復雜的電磁現象。從太陽系的形成和演化角度來看,太陽的作用更是貫穿始終。
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總體來說,太陽對太陽系的作用是全方位、根本性的:它用引力搭建了太陽系的“骨架”,用能量賦予了太陽系“生機”,用太陽風與磁場編織了太陽系的“防護網”,更用自身的演化歷程書寫著太陽系的“歷史與未來”。可以說,沒有太陽,就沒有太陽系,更沒有我們所知的生命與文明。不過經過科學家的研究發現,在太陽系早期的時候,除了太陽之外,另一團巨大的氣體云也在瘋狂的吸積物質,試圖點燃自己的核聚變引擎,成為第二個太陽,它拼命的吞噬著周圍的氫和氦,體重一路飆升,但是就在它即將跨越恒星這道門檻的時候,周圍的物質都被吃完了,如果當年的它能再重80倍,它的內部就會產生足夠的壓力點燃核聚變,那樣的話,今天的地球將擁有兩個太陽,地表溫度將常年維持在 400 攝氏度以上,海洋會在瞬間蒸發殆盡,夜晚將不復存在。
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不過可惜的是,它失敗了,這個失敗的太陽,就是太陽系的行星之王——木星,不過想要成為恒星,天體必須具備足夠的質量以啟動核聚變反應,核聚變是恒星發光發熱的能量來源,它需要在天體核心產生極高的溫度和壓力,使得氫原子能夠克服庫侖斥力,融合成氦原子核,從而釋放出巨大的能量。而木星的質量僅為太陽的千分之一,遠低于成為恒星所需的最低標準——太陽質量的0.08倍,也就是大約80倍木星質量。這個質量差距,讓木星與恒星的身份失之交臂。從木星的內部條件來看,雖然它的核心溫度高達2萬攝氏度,壓力達到了4000萬個大氣壓,但是這樣的溫度和壓力依然不足以觸發氫核聚變。
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氫核聚變需要核心溫度達到1000萬攝氏度以上以及更高的壓力。木星核心可能還含有大量巖石和金屬,這也進一步限制了核聚變的可能性。雖然木星正在向太空釋放熱量,釋放的能量比從太陽接收的多67%,這些額外的熱量來自木星誕生時的引力收縮,但這也只是讓它具備了一些類似恒星的特征,而無法真正點燃核聚變。經過科學家的研究發現,如果說木星的質量能夠增加到80倍,它或許能夠成為一顆紅矮星。紅矮星是宇宙中數量最多的恒星類型,占銀河系恒星總數的70%以上,它們的核心氫聚變反應速率緩慢,這使得其壽命遠超太陽,部分紅矮星的壽命甚至可達萬億年,遠超當前宇宙的年齡。由于質量小、引力弱,紅矮星內部的物質混合程度高,不會像大質量恒星那樣出現核心氫耗盡后外層膨脹的情況,且其表面活動相對溫和,偶爾會爆發耀斑但能量規模有限。
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科學家研究發現,木星的質量和成為恒星的臨界質量之間存在著一種微妙的關系,有的觀點認為,木星剛好卡在了臨界點的下方,如果木星的質量再大一些,達到了太陽質量的百分之80,它就會成為一顆紅矮星,但是木星的質量正好是太陽的百分之0.1,這個比例讓它既足夠大到清理小行星,保護內行星,又不會干擾到內行星軌道,這種精巧的平衡,讓木星在太陽系中扮演著獨特的角色,從宇宙的尺度來看,木星未來通過自然過程變成恒星的可能性幾乎是非常小的,除非太陽系經歷極端的變化,比如說太陽希望以后,木星被其他恒星捕獲并成為其一部分,或者太陽系中所有的其它行星都和木星撞擊,但是這種情況發生的概率是非常低的。
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雖然說木星沒有變成恒星,但是經過科學家這么多年來對木星的研究發現,木星是一顆非常可怕的行星,木星內部的結構非常恐怖,0至1000公里是風暴與氨冰,是零下150度的極寒地獄,云層由氨冰晶體組成,由于木星自轉極快,這里刮著時速 600 公里的狂風,是地球上最強臺風的三倍,巨大的閃電在云層間跳躍,能量是地球閃電的 1000 倍。1000至20000公里是超臨界流體區域,氫氣不再是氣體,也不是液體,這是一種既像水又像霧的物質。沒有明確的液面,你分不清自己是在游泳還是在飛行,此時的壓力已經是地球大氣的一萬倍,相當于一座珠穆朗瑪峰倒過來壓在你的大拇指上。20000公里以下就是木星的液態金屬氫海洋,壓力達到了地球大氣的200萬倍。
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溫度飆升到了1萬度以上,比太陽表面還要溫度高,在這種違反直覺的極端條件下,氫原子被壓得崩潰了,電子被迫離開了原子核,開始自由流動,此刻氫氣變成了一種前所未有的物質:液態金屬氫,這是一片真正的海洋,它占據了木星百分之78的體積,深度超過了4萬公里,是地球直徑的3倍多,地球上最深的馬里亞納海溝,在這片海洋面前微不足道。而且這可不是普通的水,而是一片導電的金屬巖漿,它像水銀一樣閃閃發光,像巖漿一樣熾熱翻滾,木星那瘋狂的自轉速度,攪動著這片4萬公里的金屬海洋。木星上面還有一個非常可怕的大紅斑,這是一場已經刮了至少 400 年的超級反氣旋風暴,它大到可以吞下整個地球。
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如果你站在大紅斑的中心,四周的風墻高達幾百公里,風速每小時 600 公里,朱諾號發現,大紅斑絕不僅僅是表面的風暴,它的“根”深深扎入云層以下 350 公里,它像一棵倒掛的巨樹,用看不見的根須吸取著木星內部的熱量。雖然木星的內部結構非常恐怖,但是對于地球來說,木星的存在非常重要,它的強大引力能夠清理小行星帶中的小行星,減少小行星撞擊地球的概率,如果木星真的變成恒星,雖然可能會給太陽系帶來一些變化,但是地球生命的存在形式或許不會受到根本性的改變,總之木星和恒星之間只差了一個關鍵的質量門檻。雖然它未能成為恒星,但它在太陽系中的地位和作用依然不可替代。
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