书城科普读物地球年龄知多少
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第4章 太阳系的年龄

早在远古时代,人类就已开始观察和记录天体的位置和运行特点。

古希腊人猜想,天空就像是一顶坚固的篷盖,日月及水星、金星、火星、木星和土星各自循着不同的路径围绕大地运行,当时这7个天体都被称作“行星”,而那些闪闪发光的恒星则被认为镶嵌在最外面的天穹上。这种观念曾统治了西方人上千年,直到哥白尼出版《天体运行论》,开普勒发现行星运动三定律,牛顿提出万有引力定律,深刻揭示了行星绕太阳运行的力学原理,人们才逐渐建立起了科学的太阳系概念。

太阳系究竟是何时起源的呢?

早期科学家们受《圣经》中洪水之类故事的影响很深,因而流行一些灾变说的观点,例如把行星的形成解释为是由太阳和另外一颗恒星或彗星偶然相遇时碰撞飞出的一系列碎片产生的。18世纪的法国哲学家康德和天文学家拉普拉斯曾分别提出“星云假说”,认为太阳系是由一团巨大且快速旋转和收缩的物质星云形成的。

进入20世纪后,科学家们对于太阳系和星云物质有了更深的了解,认识到太阳系的起源与星系的形成是密切相关的。1944年,德国天文学家韦扎克提出,星云物质中会发生湍流,出现一个个旋涡,当这些旋涡作湍动收缩时,就会产生出星系和恒星,在恒星旋涡的外缘又会出现更小的旋涡,最终形成行星。

后来,科学家们对韦扎克的学说加以改进,并结合最新的科学发现,逐渐形成有关太阳系起源的新理论,即在大约50亿年前,太阳系还是一团弥漫的缓慢转动的气体尘埃云,由于其他天体的引力扰动或邻近超新星爆发的冲击波,这块气体云开始坍缩,稠密的核心变为原始太阳,周围旋转的尘埃颗粒和气体原子形成一个薄盘,即原始太阳星云。

在原始太阳星云中有大量微米尺寸的宇宙尘埃颗粒,外面包裹有一层冰。由于其周围接近真空,而且温度最高不过零下173℃左右,在这种状态下冰会发生极化现象,这种冰的分子结构排列无序,形成如同绒毛一般的杂乱形式,使冰的弹性急剧下降,当它们互相碰撞时,电引力足以克服反弹的力,使它们互相粘结在一起,像“滚雪球”一样逐渐变大,形成原始状态的星子。大量星子受引力束缚,通过碰撞合并长大成为星胚,即岩石物质的初步集合。这些星胚继续吸积周围的物质,最后凝聚起来,互相合并而形成单独的原始行星及其卫星,一些没有被大行星俘获的星子和星胚成为今天的小行星,位于太阳系遥远边缘处的星子形成奥尔特云,另外一些偶然进入内太阳系,成为彗星。