第一章 太陽系

太陽是銀河系中最常見的一種恒星，我們稱之為主序恒星。太陽從誕生到現(xiàn)在已經(jīng)燃燒了大約46億年，這是根據(jù)地球的年齡來估算的。因?yàn)榈厍虻哪挲g約為46億年，而在此時間內(nèi)，太陽從未停止過給地球送來光與熱。與太陽大小相當(dāng)?shù)暮阈堑膲勖�大多�?00億年左右，因此，太陽現(xiàn)在正處在中年期，而宇宙卻已存在137億年了。我們不由得好奇，在這137億年的時間里，太陽是如何誕生的？形成太陽初始物質(zhì)的那些星際塵埃來自哪顆超新星的爆炸或是其他什么？抑或太陽就是第一代恒星，它的基本物質(zhì)就來自原始宇宙大爆炸時留下的塵埃？那么，在太陽系的小天體中，是否存在這些原始的、來自太陽系誕生之前的物質(zhì)呢？

我們已知地球是太陽系中唯一承載生命的行星。但是，對一些落在地球上的隕石的分析表明，在地球以外也有生命存在的可能性。那么地球是太陽系中唯一存在生命的星球嗎？如果能在地球以外找到生命的跡象，哪怕是曾經(jīng)存在過生命的跡象，也會對我們思考地球生命以及人類的過去和未來，帶來新的觀點(diǎn)。由此可見，在太陽系中尋找地外生命也是一項(xiàng)非常重要的任務(wù)。

以上兩個方面的問題都是關(guān)于“我們從哪兒來”的，而關(guān)于“我們到哪兒去”，也就是地球和人類的未來是怎樣的，這類問題也需要在太陽系中尋找答案。 太陽系中有一些行星和地球非常相似，比如金星和火星。如果考慮到地球的磁場是具有南極和北極的偶極場類型，水星和木星與地球也非常相似。因此，研究太陽系中其他行星與地球的共性和不同之處，或許能成為我們思考地球的過去和未來的途徑。

此外，我們的地球并不是處在絕對真空的太陽系中。太陽既是我們生存的能量之源，也會對人類和所有生命的生存帶來威脅，這些威脅源自太陽噴發(fā)出來的大量高能粒子。由于太陽風(fēng)也不是穩(wěn)定和不變的，一旦太陽出現(xiàn)大的爆發(fā)，就會給行星際空間帶來劇烈的影響。太陽噴發(fā)出來的高能粒子，在行星際空間傳播、擴(kuò)散。一旦到達(dá)地球，就會對地球磁場、大氣層和電離層，以及地球軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星帶來災(zāi)害性的影響，嚴(yán)重時還會影響地面技術(shù)設(shè)施。即使這些高能粒子不到達(dá)地球，在行星際空間遇到深空探測器或到達(dá)火星時，也會摧毀人類的深空探測器或地外天體上的人類活動基地。但是，人類到現(xiàn)在為止仍沒有完全搞清楚太陽是如何產(chǎn)生這些爆發(fā)的，無法對此做出準(zhǔn)確的預(yù)報。也許有朝一日我們離開地球，到行星際空間去觀測太陽，甚至對太陽進(jìn)行盡可能抵近的探測，可以得到這些問題的答案。

可見，如果我們想要了解和回答“我們從哪兒來”和“我們到哪兒去”這兩個最為基本的科學(xué)問題乃至哲學(xué)問題，就必須離開地球，進(jìn)入太陽系深空開展探測和研究。

起源與演化

太陽系的起源是一個漫長的過程，少則幾十萬年，多則數(shù)億年。根據(jù)恒星演化理論，恒星起源于大量的恒星際塵埃。這些塵埃在圍繞銀河系中心旋轉(zhuǎn)的過程中，通過相互間引力的作用，不斷地碰撞凝聚。

當(dāng)凝聚到一起的物質(zhì)達(dá)到一定的密度時，內(nèi)部的壓力和溫度將誘發(fā)核聚變，使大量的氫（最為簡單的元素）合成為氦，并釋放出巨大的能量。這樣的核反應(yīng)從內(nèi)到外不斷地發(fā)生著，使天體持續(xù)向外發(fā)出光和熱，以及幾乎全部電磁波段的輻射。這個天體就是我們現(xiàn)在看到的太陽。

部分沒有進(jìn)到太陽內(nèi)部的物質(zhì)，逐漸形成一個跟隨太陽一起旋轉(zhuǎn)的巨大的行星盤，也就是我們常說的黃道面，即地球繞太陽公轉(zhuǎn)軌道所在的平面。這些物質(zhì)因?yàn)樾�轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力與太陽對其的引力相互平衡，沒有進(jìn)到太陽內(nèi)部。它們相互劇烈碰撞，逐漸形成了現(xiàn)在的八大行星。但是仍然有一些沒有參與碰撞的小天體懸浮在這個行星盤中，特別是在火星和木星之間，有一個天體數(shù)量超過百萬的小行星帶。小行星的尺度從幾米到數(shù)千米不等。

然而，這些小天體并不一定都是來自原始星云的物質(zhì)，比如有些就是在大碰撞期間，從較大的行星中分裂出來的碎片。那么，有多少來自太陽系形成之初的原始星云，有多少是大碰撞之后的殘留碎片呢？對這個問題，人類尚未得出準(zhǔn)確的答案。它們從成分上來說，是否有顯著的不同呢？至少，我們知道經(jīng)過碰撞分裂出來的碎片，特別是從較大的行星中分裂出來的，應(yīng)該是經(jīng)過了高溫和高壓的。而來自原始星云的物質(zhì)也許是上一代恒星坍縮后，形成的超新星爆發(fā)后的物質(zhì)，也同樣會經(jīng)歷高溫和高壓。這就是為什么絕大部分由于相互碰撞改變了軌道而掉落到地球上的隕石，都具有球狀顆粒的特征。這些球狀隕石是如何形成的？如果需要極高的溫度才能形成這些球狀結(jié)構(gòu)，那么也許只有在上一代恒星爆發(fā)時才能有這樣的高溫。目前科學(xué)家們對球狀隕石的來源還存在爭論。我們需要探索更多的小天體，包括小行星和彗星，才能對太陽系的起源及其演化做出更符合實(shí)際的判斷。

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