星球研究所，一群国家地理控，专注于探索极致世界 阅读原文 实在想不出人类停止探索未知的理由， 长图预警！ 太阳系编年史 银河系旋臂上一个不起眼的位置 前代恒星已经死去 只留下一团气体和尘埃 没有公转、没有自转 没有源源不断的核聚变 一切都乱糟糟的 这团气体和尘埃名为 太阳星云 将是太阳的孕育之地 （本文理论主要为星云假说，其它太阳系起源假说不做讨论；下图为一处类似太阳星云的星际物质，由气体和尘埃构成的圆柱体中正孕育着新的恒星，因此得名「创生之柱」；哈勃望远镜拍摄，图片源自@NASA） ▼ 突然 附近一颗恒星点燃了死亡的烟火 超新星爆发 炙热的气体从恒星四周喷薄而出 以每小时超过 15 万公里的速度射向太空 （WR124 恒星的爆发，哈勃望远镜拍摄，图片源自@NASA） ▼ 超新星巨大的冲击波 引发了太阳星云的收缩 气体、尘埃间的距离越来越近 收缩开始无可避免地加速 星云的中心最终凝聚成了一个致密的天体 原恒星（太阳雏形） 混乱的星云也一下子变得秩序井然 围绕着原恒星形成一个圆盘 太阳系诞生了 时间正值 太阳纪元 1 年 （此处的年仍为地球公转一周的时间单位；下图为现在已知的一个原恒星，金牛 T 星，由智利阿塔卡马阵列观测到，图片源自@NASA） ▼ 圆盘中的尘埃颗粒也在逐渐聚集 形成许多直径 1 到 10 公里的块状物 （行星形成过程示意图，图片源自@佐治亚大学） ▼ 它们之间互相碰撞 又形成更大尺寸的微行星 在数万年中 就像滚雪球一样越滚越大 （行星形成过程示意图，图片源自@NASA） ▼ 太阳纪元 1000 万年 木星、土星、天王星和海王星 四颗类木行星（外行星）的胚胎形成了 它们的轨道距离太阳较远、更加寒冷 水和甲烷等不易挥发，而以固态存在 类木行星得以捕捉到更多质量 其中最能「闹腾」的木星 胚胎状态的质量就达到了 10 个地球 1000 年后又迅速「增肥」到了 150 个地球质量 大质量意味着更大的引力 马太效应之下连氢和氦这些最轻的元素 也被它牢牢抓住 最终木星就像吹气球一样 将体积膨胀到相当于地球的 1300 多倍 相比之下 天王星、海王星就惨了 仅仅因为晚生了几百万年 「原料」中的大部分就被木星抢掠殆尽 它们的胚胎只能长到 1 倍地球质量 直到现在也比木星、土星小许多 所谓有人的地方就有江湖 看来太阳系也一样 （下图为现在的类木行星；从上至下依次为木星、土星、天王星、海王星，图片源自@Lunar and Planetary Institute） ▼ 与此同时 原恒星内部的巨大压力 开始引发热核聚变 太阳纪元 5000 万年 原恒星的核聚变 进入绵延不绝的稳定状态 我们将这个阶段称为 主序星 （直到今天太阳依然是正值壮年的主序星；下图为 2010 年太阳动力学天文台拍摄到的太阳照片，图片源自@NASA） ▼ 与类木行星相比 类地行星（内行星）间的竞争更加激烈 当时太阳系内的行星胚胎多达 50 到 100 个 大小从今天的月球到火星不等 然而太阳系显然没有为它们留够生存空间 碰撞、吞并、挤压势所难免 最著名的碰撞就发生在地球身上 太阳纪元 6700 万年 一颗与火星差不多大小的行星 正面撞击原始地球 （撞击想像图，图片源自@NASA） ▼ 撞击相当惨烈 两个行星瞬间粉碎 经过很长时间才又重新聚合 形成了今天的地球和月球 这也正是今天地球、月球上的岩石成分非常接近的原因 （今天的地月实际比例与距离关系图；本图细长，不用奇怪；图中每个像素约等于 500 公里，图片源自@Melikamp） ▼ 太阳纪元 1 亿年 惨烈的竞争终于进入尾声 四个类地行星的胚胎全部发育完成 它们距离太阳更近 水和甲烷被太阳的热量挥发、难以聚集 只有那些高熔点的物质 如铁、镍、铝等构成了它们最初的「原料」 然而这些物质只占太阳星云质量的 0.6% 所以它们都很难长得太大 （本图为现在的类地行星；从上至下依次为水星、金星、地球、火星，图片源自@Lunar and Planetary Institute） ▼ 下面这张图可以更清楚地 揭示了类地行星、类木行星之间的大小关系 （下方最小的四个为类地行星，包括地球，图片源自@Lsmpascal） ▼ 在激烈竞争中被「淘汰」的碎片 则在火星和木星之间形成了一个 小行星带 拥有各种天体多达 50 万颗 如果它们聚合起来 可以形成一个相当于 2-3 倍地球质量的天体 （小行星带位置示意图，其密度其实远没有图中所示那么高；图片源自@Patrick Rowe） ▼ 至此 太阳系的行星家族已经基本形成 不过这些家族成员的相处仍然不太融洽 一直在为位次排列吵吵闹闹 直至「大打出手」 太阳纪元 5 亿年 木星和土星合作 两颗行星的巨大引力将原本离太阳更近的海王星 流放到了天王星轨道之外 正式形成了今天我们所看到的太阳系位次格局 （请将手机横屏观看，图片源自@NASA） ▼ 外行星之间的「打闹」 对包括地球在内的内行星也产生了重大影响 尤其是行星位置移动带来的引力干扰 将大量的小行星送到内太阳系 触发了一场持续数亿年的 小行星大轰炸 今天月球上密密麻麻的陨坑就是明证 （月球背面照，由阿波罗 16 号拍摄，图片源自@NASA） ▼ 在小行星的大轰炸中 地球也未能幸免 但也许是机缘巧合 此时的地球上居然出现了一种全新的物质形式 生命 （有理论认为地球生命源自外太空） 它彻底改变了原始地球的粗陋样貌 而显得生机勃勃 这是一个值得铭记的伟大时刻 太阳纪元 6 亿年 （2014 年的地球靓照，图片源自@NASA） ▼ 生命诞生 40 亿年后 太阳纪元 46 亿年 也就是地球人类纪元的今天 太阳依然处于稳定、旺盛的主序星阶段 各大行星按部就班、秩序井然 除了被人类占领的地球 一切看起来都还不错 （下图为太阳系星体拼合照片，每个星球都由飞行器真实拍摄，包括旅行者号在内，图片源自@NASA） ▼ 不过变化也在缓慢进行 随着太阳年龄的增大 它的燃烧将持续加快 大约每过 11 亿年就会提亮 10% 太阳纪元 60 亿年 地球上的大洋大海 会被灼热的太阳烤到完全干涸 生命从此绝迹 不过此消彼长 火星的表面温度也会逐渐升高 冻结在土壤下的水和二氧化碳被释放出来 暖化这颗行星 直到成为生命的乐土 （哈勃望远镜拍摄于 2003 年的火星，图片源自@NASA） ▼ 更大尺度的事件也在悄然发生 太阳纪元 70 亿年 本星系群中两个最大的成员 银河系和仙女座星系之间开始碰撞 整个过程将持续 40 亿年 最终合并为一个椭圆星系 （银河系和仙女座星系碰撞想像图，图片源自@NASA） ▼ 太阳纪元 84 亿年 如果太阳系没有被这次星系合并摧毁 我们将在太阳系的行星上看到 你从未见过的震撼星空 （银河系和仙女座星系合并中的星空想像图，图片源自@NASA/Yvette Smith） ▼ 太阳纪元 96 亿年 一直试图摆脱地球控制的月球 现在距离地球更远了 甚至可能一去不复返 而水星更是可能被老冤家金星的引力彻底赶出太阳系 （信使号探测器于 2013 年拍摄的水星，图片源自@NASA/Yvette Smith） ▼ 太阳纪元 100 亿年 太阳核心里的氢都已经聚变成氦 巨大的引力导致它先是急剧塌陷 然后又迅速反弹扩张 亮度将提升到现在的 2700 倍 半径将扩大到现在的 250 倍 包括地球在内的内行星都将被它吞没 太阳的主序星阶段结束 红巨星阶段开始 与惨烈的超新星爆发相比 成为红巨星已经是太阳系的福音了 至少木星等外行星还可以继续存在一段时间 （哈勃望远镜拍摄到的红巨星爆发，图片源自@NASA） ▼ 太阳纪元 120 亿年 经过红巨星的充分燃烧之后 太阳的一部分已经变成了星云 里面十分稀薄地分布着气体和尘埃 核心则成为一颗 白矮星 一个非常致密的天体 质量相当于最初的 54% 体积却只有地球大小 光度可以达到现在的 100 倍 （著名的天狼星联星，是地球夜空中最亮的恒星，其中位于照片左下方一颗即为白矮星，哈勃望远镜拍摄，图片源自@NASA） ▼ 太阳纪元 150 亿年 逐渐冷却的白矮星越来越黯淡 直至完全停止闪耀 变成了一颗黑矮星 它原来施加于行星、彗星和小行星之上的引力 大部分都将消失 所有的太阳系天体一片黑暗 只剩下冰冷的外壳 太阳就此终结 行星就此终结 太阳系的一切就此终结 （黑矮星想像图，图片源自@NASA） ▼ 不过太阳系残留的那一团气体和尘埃 已经在孕育新的「太阳」 这该死的轮回 怎么又来了 （注意图片中星云的形状，该星云绰号「上帝的中指」，哈勃望远镜拍摄，图片源自@NASA） ▼ 阅读原文
