- 图注:原行星盘的插图,其中行星和小行星首先形成,当行星和小行星形成时,在它们之间产生“间隙”。一旦中央原恒星变得足够热,它就开始吹散周围原行星系统中最轻的元素。像木星或土星这样的行星具有足够的引力,可以固持氢和氦等最轻的元素,而像地球这样的质量较低的世界则没有。
第一个因素是万有引力。在由细小颗粒组成的物质圆盘中,那些更靠近盘内部的粒子将以略高于那些稍远的粒子的速度围绕太阳系中心旋转,当它们在这个轨道舞蹈中彼此通过时,引起粒子之间的碰撞。
在已经形成稍大的颗粒的地方,或者在较小的颗粒粘在一起形成较大的颗粒的地方,由于具有超密区域优先吸引越来越多的周围物质,因此引力变得稍大。在数千到数百万到数千万年的时间长河里,这将导致行星的失控形成,而无论哪一个位置发生的质量最大,最快的位置都是一个行星。
- 图注:原行星盘的示意图,显示了烟灰线和冻结线。对于像太阳这样的恒星,估计冻结线的位置大约是地球-太阳初始距离的三倍,而烟灰线的位置要远得多。这些线在我们太阳系过去的确切位置很难确定。
第二个因素是中央恒星的温度,因为它从诞生前的分子云演化到作为原恒星的阶段,再到作为成熟恒星的长寿命阶段。在离恒星最近的内部区域,只有最重的元素才能存活下来,因为其他的元素都太轻了,被强烈的热量和辐射炸开了。最内部的行星将由金属单独构成。
除此之外,还有一条冻结线,我们的地球行星都在冻结线内形成。这些线条很有趣,它告诉我们,太阳系中会形成一种物质梯度:最重的元素以最接近中心恒星的比例最大,而较重的元素丰度则随离中心距离而减小。
- 图注:一般来说,随着太阳系的演化,挥发性物质被蒸发,行星吸积物质,行星合并在一起或引力相互作用和喷射物体,轨道迁移到稳定的形态。气态巨行星可能在引力上支配着我们太阳系的动力学,但据我们所知,所有有趣的生物化学现象都发生在内部岩石行星上。在其他太阳系中,情况可能大不相同,这取决于不同的行星和卫星最终迁移到哪里。
第三也是最后一个因素是,随着时间的流逝会发生复杂的引力舞。行星迁移,星星变热,冰被剥落掉。 可能在早期阶段环绕我们恒星运行的行星可能会被弹出、射入太阳,或触发与其他世界碰撞和合并。
如果你离太阳系的恒星太近,恒星大气层的外层可以提供足够的摩擦力,导致你的轨道不稳定,螺旋进入中心恒星本身。纵观我们今天的太阳系,在整个太阳系形成45亿年后,我们可以总结出很多关于早期的情况。
- 图注:一个关于合成的例子:一个膨胀的环,在高能、大角动量碰撞后环绕着一个行星。现在人们认为,我们的月球是由早期与地球的碰撞形成的,这种碰撞产生了这样一种现象。
但我们只剩下幸存者了。我们所看到的大体模式与我们的八大行星形成的大致顺序非常一致:水星是最里面的世界,其次是金星、地球、火星、小行星带,然后是四个分别拥有自己的月球系统的气态巨行星,柯伊伯带,最后是奥尔特云。
如果一切都是基于构成它们的元素,那么水星将是密度最大的行星。与太阳系其他已知的元素相比,水星在元素周期表上所占的比例更高。即使是已经蒸发了其挥发性冰层的小行星,也没有水星仅基于元素的密度那么大。金星排名第二,地球排名第三,其次是火星,一些小行星,然后是木星最里面的卫星:木卫一。