說起地球的來龍去脈就要聯(lián)系到行星的演變,地球的存在不是宇宙中的例外,作為無數(shù)行星中的一員,地球的經(jīng)歷也不會(huì)獨(dú)一無二,而行星只是在星球整個(gè)演變過程中一個(gè)演變階段而已。
從1755年康德在《自然通史和天體論》中提出太陽系是由同一團(tuán)原始星云演變而來后,到今天,結(jié)合豐富的現(xiàn)代觀測(cè)資料,運(yùn)用各種現(xiàn)代科學(xué)原理和方法,描寫星球演變的“星云說”有了嶄新的面貌。相繼發(fā)現(xiàn)的從彌漫星云—恒星—紅巨星—白矮星之間的一系列過渡星體,也初步印證了“星云說”的星球早期演變概念的部分合理性,但“星云說”認(rèn)為恒星與行星是在同一旋渦中形成的觀點(diǎn)日益暴露出弊病來,而星球演變的全過程在白矮星之后仍然還是一段空白。因此,至今還沒有一個(gè)學(xué)說能滿意的說明星球的整體特征而獲得科學(xué)界的共識(shí)。
像自然界所有事物一樣,星球也有從誕生到衰亡的發(fā)展過程。它們之所以有不同的形態(tài),歸根結(jié)底是由于各星球正處在演變過程中不同的階段。行星是由恒星演變形成的,而彗星又是由行星演變而來,宇宙中每個(gè)星球的演變都要經(jīng)過——“黑洞”、星云、恒星、紅巨星、白矮星、行星、彗星、小行星幾個(gè)階段。就像人的一生要度過少年、青年、中年、老年幾個(gè)階段,假如以人類個(gè)體的生命過程作比喻,那么,“黑洞”恰似襁褓中的嬰兒,星云則是幼稚的兒童,恒星相當(dāng)于精力充沛的青少年,紅巨星已是人到中年了,白矮星和行星像年邁的老人,彗星即進(jìn)入了彌留之際,小行星就是逝后的遺骸。星球既有共同性,又有差異,即使處于同一演變階段也沒有形態(tài)完全相同的。如昆蟲在它不同的生長階段各是卵、幼蟲、蛹、蛾幾種完全不同的形態(tài)一樣。根據(jù)有關(guān)天文資料可以對(duì)宇宙星球演變的全過程加以推演:
自然界的物質(zhì)總在不停的分散和集聚,當(dāng)星系內(nèi)一個(gè)區(qū)域的溫度值低于這個(gè)相對(duì)孤立系統(tǒng)的均衡點(diǎn)時(shí),熱量就會(huì)從高溫區(qū)向低溫區(qū)傳遞,周圍物質(zhì)就會(huì)從密度較大的區(qū)域向這一密度較小區(qū)域匯集,出現(xiàn)一個(gè)吸引力大于離心力的區(qū)域,在物質(zhì)流的慣性作用下形成一個(gè)由氣體和塵埃組成的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的磁場旋渦(即恒星級(jí)“黑洞”)。恒星級(jí)“黑洞”就是星球演變過程的初始階段,由于它的構(gòu)成物質(zhì)是稀薄的氣體、塵埃、游離粒子,所以才出現(xiàn)了我們?cè)诳梢姽夥秶^測(cè)不到它的形態(tài)而只能在高能射線范圍觀測(cè)到的“奇怪”現(xiàn)象。恒星級(jí)“黑洞”產(chǎn)生的能量和引力會(huì)吸引更多的物質(zhì),形成圍繞它旋轉(zhuǎn)的吸積盤,在引力吸積作用下,“黑洞”的質(zhì)量和引力會(huì)逐漸增大,像滾雪球一樣越滾越大形成巨大的云霧狀星體,星球的胚胎——星云便誕生了。
星云初始本身并不發(fā)光,它會(huì)被附近恒星發(fā)出的光激發(fā)成一個(gè)發(fā)光體而被我們觀測(cè)到。恒星的形成是在星云中心完成的,星云中的稠密團(tuán)塊比周圍物質(zhì)密度大,因此比周圍物質(zhì)引力要大,物質(zhì)濃縮區(qū)域物質(zhì)密度會(huì)不斷增加凝聚成堅(jiān)固的氣團(tuán)。當(dāng)星云具備了發(fā)生原子核反應(yīng)的兩個(gè)必要條件(一是星體達(dá)到相當(dāng)大體積;二是星體中的物質(zhì)達(dá)到一定密度)時(shí),在云團(tuán)內(nèi)部密集的氣體、塵?;ハ嗯鲎驳木薮竽Σ磷饔孟?,溫度升高到幾百萬攝氏度以上,星云的中心區(qū)域(星核)的原子核反應(yīng)就發(fā)生了,從而爆發(fā)出巨大能量,演變?yōu)楣廨x耀眼的星球——恒星。
恒星的原子核反應(yīng)產(chǎn)生的強(qiáng)大磁場和引力,能吸引一些質(zhì)量相對(duì)較小的行星等天體,形成以它為中心的恒星系統(tǒng)。恒星早期是向內(nèi)吸積物質(zhì)比向外輻射物質(zhì)多,能量愈來愈大;到了后期,向外輻射物質(zhì)比向內(nèi)吸積物質(zhì)多,能量愈來愈小。從恒星表面源源不斷流向太空深處的能量加速了它的衰亡,最后進(jìn)入它的暮年——紅巨星階段。
紅巨星的重元素比例增大,星球內(nèi)部原子核反應(yīng)減弱,能量變小,星球表面溫度下降,光線顏色變紅,構(gòu)成物質(zhì)在離心力作用下向外層膨脹,體積變的非常巨大。紅巨星在繼續(xù)膨脹過程中,內(nèi)部高溫物質(zhì)會(huì)沖破溫度較低的外層,以“超新星”爆發(fā)的形式拋掉外層物質(zhì),形成一片受保留下來的星核照射而發(fā)亮的“行星狀星云”在空間飄蕩。之后彌漫的“霧團(tuán)”漸漸散去,星核的外層開始逐漸冷卻形成固態(tài)的外殼,就坍縮成一顆近似地球大小的陰暗幽靈——白矮星。
白矮星是紅巨星脫去外殼后裸露出來的內(nèi)核,仍在進(jìn)行的原子核反應(yīng)被包裹在了冷卻的固態(tài)外殼之中,它的體積大大縮小但相對(duì)質(zhì)量卻很大,內(nèi)部物質(zhì)密度高,磁場和引力仍很強(qiáng)。由于白矮星表面積小,所以它的亮度像篝火的余燼一樣非常暗弱。隨著與其它恒星之間相互吸引力和離心力平衡的改變而淪為恒星的衛(wèi)星——自身不發(fā)光的行星。
從白矮星到行星階段中期是一個(gè)星球固態(tài)外殼不斷膨脹,表層氣態(tài)、液態(tài)物質(zhì)不斷減少的過程。初期的行星,是像木星那樣的形態(tài),有人以為木星是氣態(tài)物質(zhì)構(gòu)成的星球,實(shí)際上在它厚達(dá)1000公里的濃密大氣層下,就是那顆正在冷卻的白矮星,它的外層大氣成分與地球40億年前的大氣成分十分相似。地球處在行星中期階段,由于溫度等適宜條件,行星上會(huì)出現(xiàn)生命現(xiàn)象,因?yàn)樾行莾?nèi)部仍在進(jìn)行的原子核反應(yīng)產(chǎn)生的巨大能量會(huì)逐漸積聚起很大壓力,所以,當(dāng)外殼承受不住時(shí),內(nèi)部能量就沖破外殼形成爆發(fā),爆發(fā)中大量表層物質(zhì)散發(fā)到宇宙中,熔巖凝結(jié)的固態(tài)外殼變厚,行星的體積擴(kuò)大。經(jīng)過了多次爆發(fā)后,就進(jìn)入像火星那樣的行星后期階段,幾億年前的火星曾是一顆酷似今天地球的行星。
生命在地球上的存在與地球本身的存在一樣絕非偶然,只要具備合適的環(huán)境,生命的形成就是任何星球都可以做到的簡單事情。生命與行星同步進(jìn)化,它直接源于行星必然會(huì)提供的條件,與地球同樣的一幕也會(huì)在大多數(shù)行星表面上演。當(dāng)行星內(nèi)部原子核反應(yīng)基本結(jié)束,組成物質(zhì)的離心力超過它的吸引力時(shí),結(jié)構(gòu)平衡被打破,進(jìn)入行星的碎裂狀態(tài)——彗星階段。
彗星就像行星內(nèi)部熔爐熄滅后殘留的爐渣,是行星碎塊(彗核)和氣體塵埃(彗發(fā))的結(jié)合體,結(jié)構(gòu)非常疏松,稍有風(fēng)吹草動(dòng)便四分五裂,所以它們只能處在恒星系統(tǒng)的邊緣區(qū)域,一旦接近恒星系統(tǒng)中心區(qū)域,在恒星的強(qiáng)大引力作用下,彗星分解變化十分明顯,最終將完全分散成一群遨游于天際的太空巖石——小行星。
像谷神星一類直徑達(dá)幾百公里,表面還有微弱熔巖噴發(fā)的星體,雖然距離小行星階段只有咫尺之遙,但仍屬行星的范疇。只有那些行星、彗星瓦解后的已經(jīng)冷卻的天體碎塊,才是真正意義上的小行星。
星球的誕生和死亡此起彼伏,每時(shí)每刻既有舊的星球逝去,也有新的星球生成。當(dāng)星際中分散的物質(zhì)在快速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的磁場旋渦(恒星級(jí)“黑洞”)吸引下集聚在一起時(shí),一個(gè)星球的新一輪演變又開始了,星球家族就是這樣循環(huán)往復(fù),生生不息。
以上只是對(duì)星球演變過程作一個(gè)大致的順序排列,根據(jù)這個(gè)星球演變排列順序可以測(cè)定各種星球在演變過程中所處的階段。只有簡單的理論才會(huì)顯現(xiàn)出真理的完美性,探索星球奧秘應(yīng)從盡可能少的假設(shè)出發(fā),概括盡可能多的經(jīng)驗(yàn)事實(shí),實(shí)現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)上的簡單性,從而結(jié)束目前天文學(xué)領(lǐng)域里星球研究中的繁雜狀態(tài)。
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