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行星形成原理

查字典物理网 2015-07-21

在天文学界，有两种关于太阳系内行星形成的理论：一种是被广泛接受的“核心吸积”理论，这种理论能很好解释“类地行星”的形成，但在解释像土星这样的巨大气态行星形成时却遇到了困难;第二种被称为“吸积盘不稳定”理论，这种理论能够解释巨大气态行星的形成。

核心吸积理论

在大约46亿年前，整个太阳系还只是由气体和尘埃组成的云团，被称为太阳星云。这团气态星云在自身的引力作用下开始坍缩并加速旋转，在星云的中心逐渐形成了太阳。

当太阳形成之后，剩余的物质也开始集聚到一起。在引力的作用下，小颗粒聚集成大颗粒，大颗粒聚集成更大的颗粒。太阳风把附近较轻的元素(如氢和氦等)吹散，只剩下较重的岩石物质等聚集成了类地行星。在距离太阳较远的地方，太阳风对轻质元素的影响较小，允许在那里聚集形成巨气态行星，如土星。小行星、彗星以及月球也以类似的方式逐渐形成。

土星几乎完全由氢元素和氦元素组成，其它痕量元素也存在于它的大气层中。根据该理论，在土星形成初期，为了捕获大量的气体星云，它必须要首先迅速形成一个大质量的核心，然后在太阳风吹散其周围的气体星云之前把它们吸引过来。

吸积盘不稳定理论

核心吸积理论无法满足巨大气态行星快速形成的要求。根据核心吸积理论，气态行星的形成需要几百万年的时间，这要比早期太阳系所能够提供气体原料的时间长得多。与此同时，核心吸积理论还无法面对行星向太阳系内部快速迁移的问题，因为婴儿行星会在非常短的时间内朝太阳做螺旋靠近运动。

根据相对较新的“吸积盘不稳定理论”，在太阳系早期，吸积盘中的气体和尘埃云团由于不稳定性已经形成了许多团块，随着时间的推移，这些团块开始逐渐聚集成巨大的气态行星。该理论解释的形成行星的方式比核心吸积理论要快速，只需要几千年就可以完成，这样行星的胚胎就能够在很短的时间内捕获转瞬即逝的轻质气体。该理论也能够使巨气态行星的质量快速增长，达到能稳定绕太阳运行的程度，从而避免撞向太阳厄运的发生。

随着科学家继续对太阳系内以及绕其它恒星运动的行星的研究，我们必将能更好地理解像土星这样的巨大气态行星是如何形成的。

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