太阳星云（气体云和尘埃云组成的星云）
VLoG
次浏览
更新时间：2023-05-22
太阳星云
气体云和尘埃云组成的星云
基本信息
| 中文名 | 太阳星云 |
| 外文名 | Solar Nebula |
| 分类 | 星云 |
| 组成物质 | 气体云和尘埃云 |
| 平均密度 | 10-20～10-8g/cm3 |
展开
名词解释
形成来源
形成环境
太阳星云
形成条件
太阳星云照片
形成过程
初期的崩溃
云团初期的崩溃
中央不断压缩使它变为了一颗质子星，原先的气体则绕着它公转。大多数气体逐渐向里移动，又增加了中央原始星的质量。也有一部分在自转，离心力的存在使它们无法往当中靠拢，逐渐形成一个个绕着中央星体公转的“添加圆盘”并向外辐射能量慢慢冷却。
第一个制动点
气体逐渐冷却，使金属、岩石和（离中央星体远处）冰可以浓缩到微小粒子（比如气体又变回成灰尘）。添加圆盘一形成，金属便开始凝结（对于某个流星的同位素测量，估计是在 45.5～45.6 亿年前），岩石凝结得较晚（44～45.5 亿年前）。
灰尘粒子互相碰撞，又形成了较大的粒子。这个过程不断进行，直到形成大圆石头或是小行星。
演化过程
极端冷凝
尽管顽辉石球粒陨石形成于非常特殊的条件，但对该类陨石的研究自 Keil（1968）的开创性工作以来缓慢进展，其中重要的因素是该类陨石缺少一些关键的岩石类型（如 EL3）、样品少且极易风化。该项目通过对我国清镇陨石（EH3）和新发现的南极陨石MAC 88136（EL3）等系统对比研究，翻开了顽辉石球粒陨石研究的新章节（Lauretta，2002，Meteorit Planet Sci，37，475～476）。通过该项研究，首次建立了极端还原条件下太阳星云中金属和各种硫化物的凝聚顺序，从高温到低温依次为：陨磷铁矿、陨硫钙矿、陨硫镁矿、金属相、闪锌矿－陨硫铁铜钾矿、各种铬硫化物；提出硫化物的四种成因机制，包括星云的气－固相凝聚、金属相的硫化反应、固相出熔、矿物的分解等；提出星云凝聚早期存在高温熔融事件的观点和证据；提出 EH 较 EL 群形成于更加还原的星云条件，并首次明确给出这两个化学群陨石母体在岩石矿物学特征上的主要异同点和相应的分类参数。
热变质
太阳星云
还原区域
从形成于太阳星云极端还原区域的清镇陨石中首次分离出大量太阳系外物质，通过对其中部分样品的 C、N、Si 等同位素分析，首次在顽辉石球粒陨石中发现超新星成因类型的 SiN；发现新的 Si 相对贫化的超新星成因类型 SiC，其同位素组成与超新星理论模型给出的结果非常吻合，表明可能存在多种超新星或不同圈层来源的太阳系外物质。通过与形成于太阳星云氧化区域的碳质球粒陨石中的太阳系外物质对比，提出太阳系外物质在原始太阳星云中不均一分布的观点和证据。
凝聚模型
在猎户座大星云中形成的行星盘
星云假说
原始星云
假说主张一个行星系统原始的型态应该是一个巨大的（典型的直径应该有 10000 天文单 位），由非常低温的星际气体和一部分巨大的分子云组成，大致成球形的云气。这样的一个星云一旦有足够的密度，在本身的重力作用下便会开始收缩，也可能经由邻近区域产生的重力波（像是超新星造成的震波）压迫了分子云，造成重力塌缩的开始。星云的成分将反映在形成的恒星上，像我们自己太阳系的星云相信是有 98% 来自大批量的氢和氦（以质量计算），以及 2% 来自早期死亡的恒星抛回星际空间的重元素组成（参见核合成）。重元素所占的比例就是所谓的星云的金属性。在统计上，金属性高的恒星（也就是在金属含量较高的星云中形成的恒星）较有可能诞生行星。一旦开始，太阳星云的收缩就会慢慢的、但无可避免的加速。
在塌缩中，有三种物理过程会塑造星云：温度上升、自转加速和平坦化。温度的上升是因为原子加速向中心掉落并深入重力井中，并变得更为紧密，碰撞更为频繁，重力位能被转换成动能或是热能；其次，即使当初极为细微的，太阳星云只要有一点点的净自转（角动量），会因为角动量的守恒，星云的尺寸缩小时就必需转得更快；最后，星云必须成为扁平的盘状，称为原行星盘，是因为当气体的小滴碰撞和合并时，它们运动的平均值倾向于净角动量的方向。
对八块不同年代，但都在太阳系形成的最初三百万年内的陨石所做的地质分析显示，大约在太阳形成的一百万至二百万年，太阳系曾经遭受 铁的轰击，其来源可能是和太阳在同一个区域内诞生，但短命的巨型恒星成为超新星所导致的。
暗星云
暗星云的密度足以遮蔽来自背景的发射星云或反射星云的光（比如马头星云），或是遮蔽背景的恒星。天文学上的消光通常来自大的分子云内温度最低、密度最高部份的星际尘埃颗粒。大而复杂的暗星云聚合体经常与巨大的分子云联结在一起，小且孤独的暗星云被称为包克球。
暗星云
原恒星
一个密度不断增加的原恒星会累积成为太阳星云的重心。当行星在盘中形成的过程中，原恒星会持续的变得更为紧密，直到一千万至五千万年后，它最后终于达到核融合所需要的温度和压力，这时恒星就诞生了。一颗这样的年轻恒星（金牛 T 星）所发出恒星风，比形成恒星的力量强大许多，最后将会吹散掉剩余在行星盘的气体，并且结束主要的吸积过程（特别是气体巨星的）。像在恒星生命中的许多过程，在原恒星阶段所花费的时间也取决于质量，质量越大塌缩的越快。
太阳星云
微行星
太阳星云
因为微行星的数量众多，并且散布在原行星盘中，就有许多可能发展成行星系统。小行星被认为是剩余的微行星，彼此间逐渐磨损成越来越小的碎片，同时彗星则是在行星系中距离较远的微行星。陨石是落到行星表面的微行星样品，并且提供我们许多太阳系形成的讯息。原始型态的陨石体是被撞碎的低质量微行星的大片碎块，没有因为重力而发生分化；同时，分化过的陨石体则是质量较大的微行星被撞击后的大片碎块。只有最大的那些微行星能在遭受到低质量微行星的撞击后还能够继续的成长。
寡头成长
当微行星成长时，它们的数量逐渐减少，碰撞的频率也会降低。由于自然成长的随机性，使得微行星成长的速率各自不同，而有些会成长的比其他的都大。当微行星绕着新生的恒星转动时，动态摩擦使得微行星的动能（动量）保持着平均的分布，因此最巨大的运动的速度也最慢，轨道也趋近于圆形；而较小的微行星运动的速度较快，轨道的扁率也较大。值得注意的是，运动越迟缓的天体有越大的碰撞截面积，重力则可以提高一颗微行星拦截到另一颗微行星的半径。必然的，越大越慢的微行星能更加有效的兼并周围共同成长中的微行星；而速度较快、质量较低的微行星就难以继续成长。
这迅速的导致逃离过程，在盘内每一个区域中最大的微行星将成为各区的主宰，会比微行星海中其他的成长的更快。这些大质量的个体完全的掌握在盘中的固体物质，称为寡头执政，意味着少数规则；这种过程称为寡头成长。这些少数的微行星在大小上迅速的增加，在寡头成长开始前，已经有数十公里的直径，将成长到几百公里，最终可以到数千公里的直径。
太阳星云
无论寡头者是如何的继续成长，它们在（在冻结线的内侧）一百万年内可以达到的典型大小是 0.5～1 个地球质量上下，已经大到足够被称为原行星。因为有更高密度的固体物质可以利用，在盘的外侧可以生长得更大。在类地行星的区域内可能有几打的寡头者彼此远离的散布著，在动态性的隔离下，即使经过数百万年或数千万年也不会碰撞在一起。
不均匀的温度
在原行星盘内的温度是不一致的，并且这是了解地球型和木星型行星之间分化的钥匙。在冻结线内侧的温度太高（超过 150K）使氢化物不能凝聚，它们仍然保持气体状态；能够被堆积的只有金属和硅酸盐类的尘粒。因此在这个区域的微行星整个都由岩石和金属组成，例如小行星，并且组成类地行星。
在冻结线的外侧，由氢组成的水、甲烷和氨都能够凝固成固体，成为“冰”的颗粒并且堆积起来。岩石和金属的尘粒依然可以利用，但氢化物的数量更为丰富，不仅远远的超过，而且随处都是。因此在这一区域的微行星以冰为主体，而仅有少量的金属与岩石在内。在柯伊伯带和奥尔特云的天体、彗星、海王星巨大的卫星－崔顿，或许还有冥王星和他的卫星－凯伦，都是“脏雪球”的例子。由于有许多的固体物质可以使用，即使在碰撞较不频繁和较低的速度下（在更大的轨道），这些微行星依然可以发展成非常巨大的行星（质量大约是地球的 10 倍），使得它们的引力足以吸附氨气和甲烷，甚至是氢气。一旦开始这样的程序，它们将迅速的增长，因为在盘中占有 98% 的氢和氦，会使它们的质量大增，而且引力网也会张得更大。
解释意义
星云假说可以有效的解释太阳系中一些主要的现象：
•行星和卫星的规则运动（所有的行星都几乎在同一个平面上，以接近圆形的轨道，以相同的方向绕着太阳公转，而且所有的自转也几乎在同方向）；
•类地行星和类木行星有明显的区别（质量、与太阳的距离、组成、卫星和环系统）；
•小天体（小行星和彗星，无论周期的长或短）；
理论解释
最后，在恒星风吹掉盘中的气体之后，还有大量的原行星和微行星被留下来。在超过一千万至一亿年的周期中，这些原行星（典型的质量界于月球和数个地球之间）会互相摄动，直到轨道相互横越并发生碰撞为止。这些天体经由碰撞的结果，最后成为系统内的行星。这种碰撞：相信是原地球和火星大小原行星的碰撞，形成了地球和月球。这种程序是高度随机的，一个与我们相似的类地系统的形成，可能很快就会结束。所能产生的内行星也许比我们在太阳系内观察到的更少，但也可能更多。
较小的微行星，在数量上也会比较多，在恒星系统内存在的时间也会比较长久。这些天体也许会在“清除邻里”的过程中被行星清扫掉；可能会被投掷到外面遥远的边缘（在我们的太阳系是奥尔特云）；或仅是持续的轻推进入内侧与其他的行星碰撞或相对是稳定的轨道。这种连番轰击的时期可能长达数亿年，并且也许会在地质上留下一些可以看见的撞击坑痕迹。有些论点认为，只要在系统内还有可以利用的小岩石或冰冻的天体，这个阶段就还未真正的完成。1994 年，舒梅克－李维九号彗星撞击木星所展示的能量，正好彰显了小行星或彗星撞击地球可能的威胁。
陨石研究
顽辉石球粒陨石
星球
•EH 与 EL 群陨石是否分别存在独立母体？造成这一困惑的原因是全部收集到的 EH 群陨石具有从 EH3、EH4、EH5 等不同热变质类型的岩石，而全部 EL 群陨石为强热变质的 EL6型样品，它们之间似乎构成一个连续的演化序列；
•全部 EL 群陨石为强热变质样品，因此其与 EH 群陨石之间的差异反映了两者热变质程度的不同，或继承了母体之间的差异？；
•出于同样的原因，一些顽辉石球粒陨石化学群的划分存在争议。
强还原区域星云
中国清镇陨石是已知最原始和新鲜的 EH3 型陨石，对该陨石的深入研究，并结合其他 EH3 型陨石的分析，获得有关强还原区域星云演化的诸多新认识，包括：
•阐明矿物的四种成因机制（气－固相凝聚、金属相硫化反应、矿物分解和出熔），并发现一些矿物具有多种成因类型。通常认为陨硫铁由金属相的硫化反应形成，因此大量气－固相凝聚成因颗粒的发现表明强还原区域太阳星云的冷凝是一个平衡或趋于平衡的过程；
•发现太阳星云冷凝、颗粒加热和冷却扩散等多种成因类型矿物组成环带，结合闪锌矿和尼宁格矿温度计，提出强还原区域太阳星云的热演化模型；
•发现一种含水的新矿物，其化学组成为 FeCrS？HO。
EL3 型陨石
在南极陨石中发现了第一个 EL3 型陨石，从而确证 EL 群陨石具有独立的母体和完整的热变质系列。在此基础上，率先开展 EL3 与 EH3 型陨石的对比研究，阐明了 EH 与 EL 群陨石母体在岩石矿物学上的主要差异，提出 EH 群陨石母体形成于较 EL 群更加还原的条件。Sears 等 1984 年在《Nature》上报导了第一个 EL5 型陨石，但随后的研究表明该陨石属于 EH 而不是 EL 群。
发现了新的顽辉石陨石类型，其岩石矿物化学特征介于 EH 与 EL 群之间，反映了太阳星云的化学组成在空间上具有连续变化的特点。该类型陨石的发现使顽辉石球粒陨石的化学群由 2 个增加到 3 个。
F－金云母
在确立 EH 和 EL 群陨石母体岩石矿物学特征的基础上，开展强还原条件下陨石热变质作用的研究，首次发现该类陨石在热变质过程伴随明显的还原反应。在南极陨石中发现 4 个冲击熔融 EH 群陨石，结合不同岩石类型 EH 和 EL 群陨石的对比研究，并借助各种宇宙温度计和闪锌矿温度－压力计等，提出 EL 群陨石母体具有缓慢冷却和相对开放体系的特征，而 EH 群陨石母体经历了碰撞破碎、再重新吸积等复杂的演化历史。此外，在顽辉石陨石中首次发现 F－金云母，提供了研究挥发性组分在强还原陨石母体中演化的重要线索。
太阳的归宿
大仙女座星云
探索的必要
到那时候我们的后代不知道要怎样生存（如果那时候还有我们的后代的话），也许有什么办法维护我们的地球，把它变成一个超级宇宙飞船，改变轨道，飞离太阳系，飞离银河系，在更广阔的空间给地球安个新家；也许无情无义的抛弃地球（毕竟人是什么事都做得出的），全人类乘上巨大的诺亚方舟带着动植物、水、制造氧气的原料、还有锅碗瓢盆去寻找地球的替代品。
太阳星云图
