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银心说与太阳系演化(2)

时间:2014-07-19  归属:天体演化

最初的星云圆环也不可能是绝对均匀的,而是多少有些密度涨落。其中密度较大的气尘物质会通过引力作用把周围物质吸积过来而使自身变得更大。随着这种作用循环往复地进行,星云圆环便会变成由众多星子所组成的环带。这里的星子其实就是一些原始的小行星和彗星。今天仍处在火星和木星之间的小行星带,可能就是一条原始星子带的遗迹。这条星子带未能进一步合成一个正式的行星,则可能主要是由于它的外侧总会受到木星引力的摄动干扰所致。太阳系内其它9条星子带的情况则不同,它们受外部的引力摄动干扰较小,主要是通过内部星子之间的碰撞累积作用才相继合成为9大行星的。重要的是,在每条星子带内,愈大愈密的星子绕太阳公转的速度愈小;这样,它就可以作为一个有效的“吸尘器”不断地把那些公转速度较大的小星子吸引过来而使自身变大并最终变成一颗正式的行星。

在行星形成的过程中,还有一个值得重视的因素就是银河系环境的影响。假设由星子合成为行星需要亿年以上的时间,在这段时间内,众多星子必然要跟随太阳绕银心运动并且相继穿越若干条银河旋臂,旋臂内缘冲击波的作用以及旋臂内部引力势场的改变,都会使众多星子之间的相对距离缩短,这就更有利于星子的碰撞累积,从而大为加速由星子带演变为行星的过程。距今约6亿年以来,地球跟随太阳穿越银河旋臂时尚且会受到若干直径较大的小行星(及与其等效的彗星)的撞击;不难想象,在距今约45亿年以前,穿越银河旋臂的原地球,曾经受到规模更大、频繁程度更高的星子撞击。甚至可以说,正是这些小天体的巨大撞击的累积,才逐渐形成了地球,并带来了大量的水和各种有机物质,从而大大加速了生命在地球上存在和进化的历程。

据估计在银河系内大约有三分之一的恒星(数百万颗恒星)具有行星系统,但迄今为止实际能够直接看清楚周围有行星的系统就只是我们的太阳系。在这种情况下,只好采取推演的方法来研究太阳系的形成和演化。即以现在的太阳系为边界条件,根据有关的自然定律逐步反推回去,以求得它曾经历过的状态。至于实际状态究竟如何当然不得而知。为摆脱上述困境,需要极大地扩大天文视野,即大为提高望远镜的灵敏度和分辨率,以便在银河系内发现尽可能多的具有行星系统的恒星,考察它们在不同演化阶段的实际状态。这就可以进一步采用比较恒星学和比较行星学的方法,从理论与观测相结合的高度确认太阳系的实际形成和演化情况。与宇宙大尺度结构和天体激烈活动的研究不同,在这里研究的是行星尺度的结构和恒星光度的异常起伏以及小天体撞击事件可能引起的辐射变化等天文小量。发现这些天文小量的存在并监视其变化情况,对于广阔宇宙来说的确是微不足道的,但对于居住着人类的地球来说却至关重要。因为人类和其他一切生命的存在要求有一个极其优良而又稳定的地球环境,而地球环境除了受到人类自身活动的影响外,还从根本上受到太阳系环境乃至银河系环境的影响。特别是在太阳系穿越银河旋臂的过程中可能出现的全球巨变会严重危及生命的存在,但这还只是一种理论上的推测。为了从观测上对这种推测加以检验,就必须在扩大天文视野的基础上对那些目前正处在旋臂内的类太阳恒星系统,进行高精度的天文小量测量,进而确认地球环境在银河系大时空范围内过去和今后可能出现的变化,以便激励出高超的智慧,准备好奇妙的对策,为人类长久在宇宙中的生存和发展做出贡献。这无疑将是21世纪需要解决的一个重大科学问题。

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