此字幕由“3D电视SRT字幕格式转换软件”转换 这是我们的家太阳系
浩瀚 雄伟 而宁静
其实不然
这里曾经除了大片稀有气体之外 空无一物
我们如何从这个状态 变成现在这个状态
我们仰望虚空时 看见的其实是自己的源头
过去发生的事
将太阳系的历史拼凑成形
显示太阳系在一片混乱中诞生
几乎就像是行星的弹珠游戏
发生相当激烈的事情
这是一则终极生存故事
太阳系的形成
科学新发现:太阳系的诞生
================= 字幕制作:春天的落叶 字幕校队:myname69 =================
纵观历史
观察天空的人类 总是兴起敬畏和惊叹之情
我们的祖先惊奇地仰望天空
想象如今我们称之为行星的 明亮物体的力量
事实上 自从有人类以来
我们一直仰望天空
观察我们所看见的事物
怀疑那些事物和我们之间的关系
古代人树立直立的岩石 寺庙和金字塔
以便预测宇宙事件和崇拜天空的神明
但最初的望远镜却显示出 有别于我们想象的宇宙
我们开始看见天空中实际的物体
不是神明
而是行星 恒星和无边无际的气体云
1755年
德国科学家兼哲学家伊曼纽康德
将注意力转向这些大的云或星云
在过程中提出第一批
太阳系如何形成的现代理论之一
结果星际太空 这些美丽的晕非常重要
那里是恒星诞生 行星成形的地方
康德主要想法是星云向内塌陷
压缩形成行星和恒星
这就是星云理论
250年后
康德的理论仍然有助于 解释太阳系的诞生
如今最新的观察结果
透露了太阳系的太阳 行星和 月球的形成过程
杰夫海斯特教授之类的科学家
解决许多长久以来的 太阳系如何形成之谜
自从有人类以来
人类一直百思不得其解的疑问
如今得到解答
改变了我们对人类本身的看法
蜜雪儿柴勒博士
是使用美国航太总署 史匹哲太空望远镜的天文学家
这是航太总署 大天文台计划的第4个
也是最后一个人造卫星
让科学家以全新的角度观察宇宙
今日的天文学
使我们终于看见宇宙的真面目
而不只是以人类意识看待宇宙
建立太阳系 形成经过的方式之一
是观察其他遥远的星系如何成形
但假如康德是对的
新太阳系在星际气体深处成形
我们可能永远也看不见这个经过
结果我们人类肉眼所见
并非一件完整的经过
宇宙还有很多事件 是人类天生无法观察到的
物体散发红外线辐射
红外线的波长比可见光长
因此不会因尘埃而散射
使用可见光的传统望远镜
看不见充满尘埃的星云内部
但是史匹哲望远镜 内建的红外线反应起却看得到
消防员也运用相同的原理
这个房间充满烟雾
不可能用肉眼或一般摄影机 看见房间内的情形
因为消防队利用红外线摄影机
才能看见 烟雾弥漫房间里面的人
其实看到的是人体的体温
这就是史匹哲望远镜的原理
史匹哲可看透巨大的烟雾尘埃云
看见内部的行星
正如同这些人 可以找到里面的人
可见光完全被烟雾尘埃遮蔽
但是红外线光的波长比较长
碰巧连烟雾尘埃这些化学物质 也阻挡不了它
我想你现在应该了解
使用史匹哲太空望远镜 能见到以前从来未见过的景象
烟雾弥漫房间内的摄影机是一回事
外太空的一架望远镜 又是另一回事
2003年在地面上
柴勒与同事急切地等待 史匹哲的第一份资料
这关系到太阳系起源 独一无二的景象
实际上 没有人透过红外线看过宇宙
所以一开始 我们惊叹于宇宙之美
我没想到史匹哲的影像 在视觉上如此令人惊叹
这些影像美极了
但这些不只是美丽的影像
关键在于透过观察 遥远世界形成的经过
我们也更加了解自己星系诞生的情形
我们有幸观察恒星和行星形成的过程
也等于有效回溯到数十亿年前
太阳系必定经历过的相同过程
这回溯的惊鸿一瞥
拍摄太阳系形成 最早期的情形
这是有史以来 星云塌陷内部的最佳影像
我们透过史匹哲望远镜
观察到尘埃开始聚集的时刻
然后逐渐加温 最后终于出现年轻恒星
结果发现 康德250年前的理论
基本上正确无误
太阳系的星云于46亿年前开始塌陷
星云很可能从形成开始 就在太空中缓慢旋转
但随着物质塌陷 星云也可碍事转得更快
这就是所谓的角动量守恒物理定律
随着星云缩小
等量的能量在更小的空间内聚集
为了维持相同的动量
旋转速度必定要增加
随着星云在自身的重力 和旋转更快的状况下开始塌陷
中央也形成一快稠密物质
称为原恒星
最初高温由摩擦力产生
但是这些物质 达到华氏1800万度时
便产生核融合效应
我们的恒星诞生于45亿年前
氢原子融合在一起形成氦
过程中释放光子
这是太阳发射的第一道光芒
会持续闪耀40亿年
这是直径将近1百万里的巨大核子熔炉
从远方看来 此过程似乎很平和
太阳温和地将能量 散放到早期的太阳系中
活动很多 变化多端又激烈
有爆炸 强烈的辐射
我想太阳系的起源相当壮观
近年来的研究显示 太阳系的诞生一点也不平静
我们的太阳一事实上很可能
是在全宇宙 最狂暴的事件中诞生的
那就是另一恒星的爆炸死亡
甚至在那个事件以前
发生过一起巨大的爆炸事件
因而产生整个宇宙
那就是大爆炸
没有人知道大爆炸的起因为何
但我们认为 大爆炸造成了空间 时间
以及宇宙所有物质
但是天体物理学家 史坦伍斯利教授
认为还有一个谜
大爆炸机会没有制造出
88种天然化学元素的任何一种
我们周遭不只有氢和氦
我们看见行星和人类
人类是碳和氧所组成的
行星是碳和矽所组成的
这些都不是来自大爆炸
而是来自其他地方
在地球上我们已学会为自己制造新元素
那就是核子新科技
恒星内也发生相同的
大爆炸的氢和氦
融合形成更重的元素
假如恒星够大
在生命结束时 发生壮观的事件
那就是爆炸
超新星爆炸的能量
基本上相当于太阳在 一百亿年生命中释放的能量
但超新星却在不到一天时间内 释放这样的能量
在接下来几个月之内膨胀
膨胀时和整个银河系一样明亮
和10亿个太阳一样明亮
垂死恒星内部的极端核爆炸过程
将恒星生命期内创造的元素融合在一起
形成更重的元素
恒星爆炸将这些元素散落在太空中
恒星死亡时 创造他处制造行星和生命
所需的基本元素
将数百万年之核子反应的产品
喷放到恒星之间的气体当中
以这些物质为基础的云 有的最终会形成新恒星
但物质将散布得非常稀薄
我们很难了解是什么原因 造成这样的星云塌陷
查明真相的最佳方式
是检查组成星云的物质
也是检查太阳系两种最古老的物质
小行星和彗星
但是科学家首先必须从外太空带回一个样本
彗星是太阳系最早期的遗物
当中或许隐藏着太阳系起源的线索
但是在科学家深入研究之前
必须先采集样本
1981年
美国航太总暑的郑哲博士 开始进行自己的构想
将彗星残片带回地球
这几乎就像是太空法医鉴定学
有如电视节目中的犯罪现场
他们找到一片油漆
或一根头发什么的
这和我们想做的非常类似
郑博士和同事 设计星尘号探测器
从地球出发航行超过3亿里
从维德2号彗星收集到彗星微粒
问题只有一个
尘埃粒子的移动速度比子弹快6倍
但是郑博士还是必须将它们 完整无缺地带回地球
所以我需要能够装 高速子弹的特殊材质
我才能接住它而不至于打碎
我需要接住子弹而不将子弹打碎
郑博士做了两年多年次实验
才使接住彗星的材料臻于完美境界
其化学材料和二氧化矽的玻璃一样
只是比玻璃密度小1千倍
郑博士称之为平滑矽气凝胶
能拦下彗星微粒的只有这个
探测器载着凝胶捕捉巢准备升空
1999年2月7日
探测器附在三角洲火箭上发射
主引擎启动
星尘号太空船升空
为的是带回太阳系 形成时元素的时空胶囊
这32亿里的形成 花了将近5年的时间
但最后与彗星相遇的一夜 终于到来
在任务控制中心
郑博士与同事只能等待
我们做过许多模拟测试
但问题还是存在
探测器是否会遇上彗星
就算不会遇到彗星 探测器是否能收集到尘粒
要是探测器回来却没有尘粒 那就太槽糕了
终于在2006年
太空船再度进入地球大气层
太空船安全降落
科学家急忙将珍贵的货物 运送到实验室
他们一打开就知道任务成功
假如我捕捉到不用显微镜 光肉眼就能看见的微粒
我就很高兴了
可是我接到30多个微粒
这是了不起的成就
这些是有史以来第一批 载回地球的原始彗星微粒
微粒或许很小
但包含了丰富资讯
要了解太阳系形成经过 可能要花很多年时间
可能要花数十年
才能从星尘号采样中 尽量取得所有资讯
研究小组可能要等数十年 才能得到所有结果
但同时其他人正采取不同方式
彗星不是早期太阳系唯一的物质来源
陨石也非常古老
而且陨石有一大好处
它们会送上门来
惊人的是不管任何时候
将陨石带去实验室测定年代
答案都是45亿年之久
这些是早期太阳系的物质
因此掌握一块实质物体
将我们的的存在与历史
和大宇宙连结在一起
经过大量分析之后
海斯特的研究小组
发现陨石内含有铁60 这种不稳定同位素
这完全出乎大家意料之外
铁60衰变的速度很快
因此陨石一定来自附近
假如来自更遥远的地方
铁60就会在被陨石困住之前 有时间衰变成另一种同位素
只有超新星才能制造铁60
因此早期太阳附近 必定有一颗活动的超新星
出现一个铁证
说明太阳系环境狂暴
附近还有一颗超新星
这实在令人惊讶无比
我们知道这会改变人们的看法
这会改变我们对太阳系起源的认识
尽管宣泄了狂暴的力量
我们的太阳系有可能是在 一颗超新星旁边形成的
这些剧烈活动重新塑造周遭事物
爆炸超新星的震波 重击20光年内的一切
这是银河系的炸弹冲击波
惊人的是这些破坏力很可能 供给了所需的一切
冲击波可将分散物集中在一起
有如扫帚扫起灰尘
因此巨大尘埃云的塌陷
可能是附近超新星爆炸所引起的
爆炸传送震波
压缩周围数光年内的气体
压缩引起其他恒星诞生
冲击波很可能将我们的 星云物质全部扫成一堆
压缩到一个程度之后
重力会开始产生作用
星云就会开始塌陷
就在星云之内,围绕初期太阳
打转的行星开始成形
如今科学家开始了解 行星形成的惊人过程
多年来行星形成的过程 一直令科学家百思不解
如今这些天文学家相信
行星在围绕着新生的太阳的 气体粒子盘内成长
但这种物质散布得太稀薄
重力无法将其凝结成块
到了2003年
国际太空站上非正式的实验
阐明这长久以来的谜题
太空人唐佩提
利用在太空的休息时间玩了几个实验
看看粒子在零重力状态下表现如何
他利用不同颗粒 例如咖啡 糖和盐
将颗粒放入袋内
观察颗粒开始彼此吸附在一起
他领悟到颗粒在袋中
彼此摩擦产生静电
使颗粒聚集成块
假如此实验在地球上进行 也会产生相同的静电
但是在地球上
更强的引力
会使我们无法观察到同样的结果
佩提与同事了解到
他们在太空站零重力状态下 看见的情形
应该也会发生在 早期太阳系的零重力环境
原行星盘内的粒子 可能因此带电彼此吸引
行星科学家杰克利索尔
称这个过程叫做吸极
日常生活中就有吸极现象
雨点在微小尘埃周围
凝结成雨滴
在降落过程彼此相撞
正如同太阳星云内的颗粒撞击在一起
吸极成更大的物体
块状物体一旦达到高山的体积
就会发挥强大的万有引力
引力比静电力更强大
使整个过程加速
在大约一百万年后
块状物体越来越大形成微行星
然后继续成长为完整的行星
引力使这些行星 锁定在围绕着太阳的轨道上
传统上被人类理解为神秘的拉力
从爱因斯坦之后
科学家才对引力有了新的认识
大多数人知道太阳的引力
是使行星一直在围绕太阳的 轨道上运转的原因
现在我们要深入探讨引力的真正本质
牛顿的第一运动定律 惯性定律
说明以固定速度直线运动的物体
维持相同的动作
现在我们俯视一个平面
我们把这颗球当作行星
沿着平面滚动
它当然是以固定速度直线运动的
爱因斯坦说事情没有这么简单
他说假如你拿一大块物体 例如太阳
用这个橡胶吸盘做代表
这块物体具有扭曲时空形状的效果
对我们而言 看起来不是扭曲的
假如你从上方俯视
看起来还是和先前一样平坦
就像棋盘一样
但事实上还是扭曲的
现在我拿起行星 在这个扭曲的时空中滚动
行星想走直线 但是没有直线可遵循
结果绕着中央物体 在轨道上转动
这就是我们通常称为 引力的扭曲时空效果
引力在每个方向 施加同等力量
因此效果总是将物体往中心吸引过去
引力够强大时
会将任何物体重新制造成球体
所以太阳系所有行星 都形成接近完美的球体
由于直径超过300里
因此不可能变成其他形状
所有行星都机会是球体的
都源自于同一星盘
但最后形成大不相同的世界
从多岩的火星到气体的木星
这些差异性主要都是 一个基本物理定律造成的
不同物质在不同温度下凝结
这和特定温度有关
气体和固体有别
就是这样
起初年轻恒星周围的物质非常热
呈气体状态
后来随着外层冷却
云中的物质开始凝结
有如地球上看雪花形成的过程
在靠近太阳的太阳系内侧 温度还是很高
气体或冰热得无法凝结
在这样的温度之下瞬间蒸发
但是金属粒子可以在此地凝结
所以在此区形成的行星 是金属成分很高的水星
天体物理学家史帝夫戴许
是行星形成理论的权威
他的研究显示 水星是多么不适合居住的世界
水星没有大气层
没有海洋 只有岩石
面对太阳的那一面
热得可以融化铅
温度是华氏好几百度
高温是由于 水星靠近太阳所引起的
地球和太阳的距离约为其三倍
往外移动一些 温度就下降一点
大约华氏500度
现在更多岩石粒子可以凝结
因此比较多岩的类地行星 金星 地球和火星
在此区形成
由于金星运行的轨道
距离太阳比水星远大约4千万里
可预期的是金星环境比较宜人
金星可能是太阳系中
最像我们心目中的地狱的地方
压力非常大
气温很高 下的是硫酸雨
再过2千6百万里
这里就是我们的家园 地球
地球有金发行星的呢称
气温不过热 不过冷
运行轨道和太阳距离刚好
非常有益于生命成长
地球有臭氧保护层
使我们不会受到紫外线伤害
还有抵挡致命宇宙辐射的磁场
地球是也是唯一 拥有大月亮的内侧行星
如今像盖瑞罗夫葛伦 这样的科学家
还在研究30多年前 阿波罗号太空人
首次带回的月球采样
罗夫葛伦在 安全的月球储藏设施工作
航空总署在那储藏 把月球带回的842磅岩石
多年来科学家一直在研究采样
想知道月球和更宽广的太阳系 是如何形成的
这对于地质学家而言 是珍贵的资源
带回采样是阿波罗号 太空人首要的任务
就算这代表抗命
阿姆斯壮坚持 一定要带回一堆岩石
根据我的了解
这是违反规定的行为
他偷偷躲开摄影机的镜头
虽然他不应该这么做
还是装了一箱岩石
采样在实验室经过分析之后
岩石很快地提供一些 令人惊讶的资料
我们迅速发现现代化学物质 和地球大不相同
这种化学物质和我们当初 对月球形成的想法不同
月球岩石 也就是月球本身
结果比原先所想的还要年轻
我们以前想到的所有理论 很快地被弃之如敝帚
花了数年时间才出现好构想
根据星云理论
行星形成之后 剩下的物质
不足以让卫星 在太阳系内侧形成
这一直是科学上的谜题
直到数十年 费尽心血的研究之后
科学家才提出新理论
一场地球发生 星际正面撞击的惨烈灾变
1969年
阿姆斯壮 是头一个在月球上漫步的人
阿波罗号太空人 带回月球采样之后
科学家才终于能够 了解月球如何形成
他们研究样本中的化学同位素
显示月球含有 曾是地球上的物质
这是出乎意料之外的发现
科学家无法解释 这种物质如何来到月球
但最后终于出现大胆的新理论
此理论说明 早期太阳系不只有8个行星
而是约20个行星大小的物体
绕着太阳运行
你想到行星形成的初期时
可以将它想成弹珠游戏
这些物体到处翻来覆去
三不五时还会撞上彼此
45亿3千万年前
年轻的地球正面迎撞 一个叫忒伊亚的物体
忒伊亚的体积和火星差不多
假如今天发生这种碰状
这会是人类的末日
等同许多氢弹在地球表面引爆
这一撞简直是毁天灭地
爆破物质的劲道之强
数百亿里吨的岩石 脱离了地球的引力
被喷放到太空中
这种物质被地球的引力拉住
进入轨道运行
经过数百万年之后合并
成为我们的月球
这场撞击是早期的太阳系 激烈活动的进一步证据
那是无数天体 顺着紊乱轨道运行的时期
通常会酿成大浩劫
但某些物体成为 太阳系的永久特色
例如火星的两个卫星 弗伯斯与迪摩斯
据信都是被火星引力 据获的小行星
这两颗卫星相对而言很小
连比较大的弗伯斯 也只是我们月球的十分之一
虽然火星体积 只有地球的三分之一
却拥有太阳系最特别的特征
火星是很引人注目的行星
地质学家的乐园
比方说它有太阳系最大的峡谷
水手号谷
那里的分支 使地球上的大峡谷相形失色
长度和美国一样长
那里有太阳系最大的火山
奥林帕斯山
连圣母峰也瞠乎其后
火星是4个重点内侧类地行星 最后一个
岩石成分的形体 在小行星带内运行
这些行星发展到 如今的大小之后就停止成长
这主要都是供给能量的问题
岩石与金属 在早期太阳系中非常稀少
大约只占所有物质的0.6%
同时内侧行也无法堆积气体化合物
因为温度过高无法在此凝结
所有气体化合物在更远处凝结
在我们到达此区和外侧行星前
还要先对付小行星带
科幻小说将此区 描述成拥挤的区域
难以跨越
如今我们知道小行星带
至少有数万个 直径大约一里左右的小行星
然而驾驶太空船通过小行星带
不太可能撞上小行星
事实上 我们必须细心瞄准太空探测器
才有可能前往小行星一边
小行星带的小行星之间的 平均距离大约是一百万里
我们穿越小行星带时
会遇到一条看不见 但很重要的界线
叫做冻线
跨越太空这条距离太阳 大约4亿5千万里的界线
我们便发现截然不同的行星
小行星带某处有一条冻线
越过这条线
温度就冷到可让水凝结
过程平缓但相当重要
越过冻线外侧行星成形
这里是和内侧行星 截然不同的世界
原因在于温度较低的区域 能凝结的物质不同
比华氏零下1百度还要冷
水 甲烷和阿摩尼亚之类的 氢化合物
能够在这样的温度下凝结
早期太阳系有数兆公吨这类物质
但是要等到外侧行星 达到地球的10倍大时
才真正开始成长
到了这个临界质量 它们就具有足够引力
开始吸收数兆公吨气体
产生滚雪球效果
行星越大就吸收更多气体
这是核心成长速度
与气体盘持续时间长短的竞争
木星与土星占尽了太阳系的地利
它们很快成为巨大的超行星
由于此时气体占其体积的90%
因此又称为巨型气体行星
到目前为止最大的是木星
这巨大行星的质量是地球三百多倍
体积比地球大1千多倍
根据哈尔莱文森的说法
幸好木星这么大
木星的引力非常强大
往往改变彗星的轨道
否则彗星就会进入太阳系内侧
木星其实扮演保护大哥的角色
保护地球不受轨道外 恶劣环境影响
尤其有很多冰质彗星 很可能进来击中地球
木星欲将它们挡开 丢出太阳系之外
土星是太阳系第二个大行星
结果幸亏土星没有变得更大
根据我们的模拟测试
假如一个太阳系
有两个木星大小的行星
最后一定会击碎其他所有行星
其实这真是千钧一发
土星不比木星小多少
因此稳定的太阳系 差一点就变得不稳定
要是土星再大一点
我们可能就不会在这里谈论它
这是可怕的想法
较大土星的引力 假如和木星协同作用
很可能会吸引并毁灭 所有比它小的行星
幸亏土星从未踏上这致命之途
而是成长为太阳系 最耀眼的行星之一
每当我为大家展示望远镜的行星时
我总是把土星留到最后介绍
土星很美 很亮眼
它拥有大大的土星环 绝对是华丽无比的行星
土星环由数十亿个碎屑所组成
由于土星和它的卫星 互相抵触的引力
这些碎屑持续成长分解
天王星与太阳的距离 是土星与太阳的将近两倍
天王星与海王星都是冰封的世界
拥有的气体比其他两个 巨型气体行星少得多
就某种意义来说
这两个行星没能赶上晚宴
天王星外表平凡无奇
是单调的蓝绿色
这是其大气层高处的 甲烷层造成的
由于在更遥远的地方形成
天王星成为巨型冰质行星 而不是巨型气体行星
平均气温华氏零下350度
由于冥王星已正式降级为矮行星
蓝色的海王星如今成为 太阳系离中心最远的行星
直到最近为止
大家还认为这些星体 是太阳系的边缘
我们对太阳系的概念 在1992年产生急速变化
当时发现 我们今天称为柯伊伯带的结构
柯伊伯带在距离太阳大约280亿里处
这里是估计数量7万个大 冰质物体的大本营
有一大堆行星形成留下的残渣
这是没能凝结在一起的物体
然后在具体太阳1千倍处
是神秘的欧特云
由6兆个彗星所组成
大多数彗星可能在 距离太阳更近的地方形成
正如同行星形成的过程一样
但受到年轻的木星与土星引力影响
迫使大多数彗星进入非常长的轨道
把它们带到太阳系的最远处
如今大家认为欧特云的外线是最后的边界
距离太阳将近一整个光年
太阳系之外还有数十亿个恒星
其中有许多拥有自己的行星
长久以来 寻找另一个恒星的行星
一直是天文学中的圣杯之一
我们唯一认识的 只有我们的太阳系和行星
所以对另一个恒星的行星 好奇不已
接着在1992年 出现了等待已久的发现
有史以来头一次 侦察到外太阳行星
一个绕者遥远恒星运行的行星
在太阳系外首度发现行星比木星大
距离恒星很近
完全打破我们学习到的 太阳系相关知识
绝不可能有那么大的物体 可以在靠近恒星处形成
那里没有足够的材料
这些行星的本身不符合 太阳系形成的标准模型
这不只是遥远世界的问题
我们回溯自己的太阳系时
行星形成的标准模型 显然有问题
有趣的是 我们想把自己对行星形成的了解
运用到天王星和海王星时 却一败涂地
它们绝不可能在如今 我们看到的位置形成
距离太阳如此遥远的地方
绝不可能有足够材料 发展出这么大的行星
这是一个谜
天王星和海王星似乎被放错位置
这只是标准星云理论 无法解释的众多谜题之一
柯伊伯带也是一个谜
根据模型理论 它根本不可能存在
更令人难解的是 我们月球的陨石坑
似乎都是同一时间造成的
这些问题综合起来
威胁着破坏太阳系 如何形成的科学解释
月球或许是地球最近的邻居
但仍然满怀着神秘
没有实质的大气层或气候
因此月球景观改变不多
一般相信 每隔数千年来一次的冲击
应该足以解释 月球坑坑洞洞的表面
但阿波罗号任务 带回月球岩石标本
其中包括 古老撞击造成的陨石坑残屑
这些标本述说着 截然不同的故事
我们研究月球
发现大量撞击陨石坑 在39亿年前形成
月球在当时 虽然曾受到高密度的撞击
月球地质学家 利用放射性定年法
评估标本的年代
却惊讶地发现 绝大部分的月球陨石坑
都是在一个相对短暂的 撞击时期内造成的
大卫克林博士是这方面的专家
这时期称为大撞击事件晚期 或月球灾难
来自月球的这项证据
绝对在告诉我们太阳系的起源
结构和发展经过
数万个大陨石必定在 月球灾难期撞击过月球
地球一定也承受过重击
如今只有年轻的陨石坑
例如亚利桑那州 2万到5万年的陨石坑
还在地球上
大多数更老的陨石坑早已消失
但是在35亿年前
这些陨石坑肯定让人触目惊心
撞击陨石坑数量 大约有2万到4万个
应该有足够能量 可改变全球环境
如此众多的撞击物体 到底来自何方
在撞击陨石坑内
有物体产生时的化学痕迹
这些证据和小行星带有关
这种说法与事物吻合
曾经撞上月球的物体
其化学组成 与小行星带的岩石相同
因此它们必定来自小行星带
但如今大多数小行星 都在稳定轨道上
没有明显的力量
可让数千亿个小行星 离开小行星带进入太阳系内侧
因此数十年来 重大撞击说 一直是科学上的一个谜
2004年
哈尔莱文森有了一大发现
他和国际小组合作
提出太阳系形成的新模型
有如灵光乍现
我坐在办公室
突然间解开这个谜题
这个人们数十年来
一直不断试图解开的谜题
我是人类历史上
唯一了解问题关键的人
莱文森的想法是 假定行星在截然不同的轨道上形成
然后移动位置
大部分科学家相信太阳系很稳定
相对而言一切活动在意料之中
但许多专家如今相信 这是完全错误的
这和传统智慧相抵触
天文学家向来可能认为
行星就在今日的位置形成
这些新数值模拟
显示行星移动相当远的距离
甚至曾经近距离接触 使它们改变顺序
这个新理论令人震惊无比
在莱文森的怀疑中
木星与土星在运行轨道 最靠近时彼此拉锯
但总体而言这些拉力互相抵消
唯有木星绕太阳两圈 和土星绕太阳一圈时
似乎发生戏剧性变化
这叫做二比一共振
这在39亿年前发生过一次
此结构使行星震动排挤
这两个行星的引力也没有抵消
反而以同一方向运作
莱文森认为这就像推秋千一样
每次准时推一次 秋千就会荡得更高
每当木星和土星的引力 彼此互推一次
运行轨道就伸展一次
直到变成如今的模式
但是这个过程 对其他行星产生重大影响
天王星和海王星 承受不住因此乱了脚步
它们的轨道彼此交叠
引力将彼此拉得更近
其中一个被抛了出去
两一个被抛了近来
在木星和土星周围乱跑
根据这个理论
天王星和海王星 或许甚至彼此交换位置
将周遭大量的小行星扯离轨道
因此酿成巨祸
有些小行星被抛到太空
其他则被推进太阳
数千个撞进内侧行星和地球的月球
这些听起来像是 不太可能发生的混乱转变
但现在的证据显示 这种情形的确发生过
此现象在今日是不可能发生的
木星和土星距离太远
但此事件可能是 太阳系形成的关键时刻
不过真正不可思议的是
当初这一切 很容易就会变得完全不同
可能出现不对的恒星
出现许多巨大行星
有许多种方式可出差错
我们竟然幸运地 站在这个细细的生存线上
我们很可能看不到 如今多采多姿的太阳系
而是永远化为灰烬 气体和尘埃
我们的未来又将如何
50亿年后
我们的太阳会用尽燃料后膨胀
吞噬某些内侧行星
其他行星可能 以鬼魅世界的面目留存下来
继续绕行死去的太阳
那里不会有任何生物
但是现在
我们还很幸运的活着
谢 谢 观 赏 ================= 字幕制作:春天的落叶 字幕校队:myname69 =================
此字幕由“3D电视SRT字幕格式转换软件”转换 这是我们的家太阳系
浩瀚 雄伟 而宁静
其实不然
这里曾经除了大片稀有气体之外 空无一物
我们如何从这个状态 变成现在这个状态
我们仰望虚空时 看见的其实是自己的源头
过去发生的事
将太阳系的历史拼凑成形
显示太阳系在一片混乱中诞生
几乎就像是行星的弹珠游戏
发生相当激烈的事情
这是一则终极生存故事
太阳系的形成
科学新发现:太阳系的诞生
================= 字幕制作:春天的落叶 字幕校队:myname69 =================
纵观历史
观察天空的人类 总是兴起敬畏和惊叹之情
我们的祖先惊奇地仰望天空
想象如今我们称之为行星的 明亮物体的力量
事实上 自从有人类以来
我们一直仰望天空
观察我们所看见的事物
怀疑那些事物和我们之间的关系
古代人树立直立的岩石 寺庙和金字塔
以便预测宇宙事件和崇拜天空的神明
但最初的望远镜却显示出 有别于我们想象的宇宙
我们开始看见天空中实际的物体
不是神明
而是行星 恒星和无边无际的气体云
1755年
德国科学家兼哲学家伊曼纽康德
将注意力转向这些大的云或星云
在过程中提出第一批
太阳系如何形成的现代理论之一
结果星际太空 这些美丽的晕非常重要
那里是恒星诞生 行星成形的地方
康德主要想法是星云向内塌陷
压缩形成行星和恒星
这就是星云理论
250年后
康德的理论仍然有助于 解释太阳系的诞生
如今最新的观察结果
透露了太阳系的太阳 行星和 月球的形成过程
杰夫海斯特教授之类的科学家
解决许多长久以来的 太阳系如何形成之谜
自从有人类以来
人类一直百思不得其解的疑问
如今得到解答
改变了我们对人类本身的看法
蜜雪儿柴勒博士
是使用美国航太总署 史匹哲太空望远镜的天文学家
这是航太总署 大天文台计划的第4个
也是最后一个人造卫星
让科学家以全新的角度观察宇宙
今日的天文学
使我们终于看见宇宙的真面目
而不只是以人类意识看待宇宙
建立太阳系 形成经过的方式之一
是观察其他遥远的星系如何成形
但假如康德是对的
新太阳系在星际气体深处成形
我们可能永远也看不见这个经过
结果我们人类肉眼所见
并非一件完整的经过
宇宙还有很多事件 是人类天生无法观察到的
物体散发红外线辐射
红外线的波长比可见光长
因此不会因尘埃而散射
使用可见光的传统望远镜
看不见充满尘埃的星云内部
但是史匹哲望远镜 内建的红外线反应起却看得到
消防员也运用相同的原理
这个房间充满烟雾
不可能用肉眼或一般摄影机 看见房间内的情形
因为消防队利用红外线摄影机
才能看见 烟雾弥漫房间里面的人
其实看到的是人体的体温
这就是史匹哲望远镜的原理
史匹哲可看透巨大的烟雾尘埃云
看见内部的行星
正如同这些人 可以找到里面的人
可见光完全被烟雾尘埃遮蔽
但是红外线光的波长比较长
碰巧连烟雾尘埃这些化学物质 也阻挡不了它
我想你现在应该了解
使用史匹哲太空望远镜 能见到以前从来未见过的景象
烟雾弥漫房间内的摄影机是一回事
外太空的一架望远镜 又是另一回事
2003年在地面上
柴勒与同事急切地等待 史匹哲的第一份资料
这关系到太阳系起源 独一无二的景象
实际上 没有人透过红外线看过宇宙
所以一开始 我们惊叹于宇宙之美
我没想到史匹哲的影像 在视觉上如此令人惊叹
这些影像美极了
但这些不只是美丽的影像
关键在于透过观察 遥远世界形成的经过
我们也更加了解自己星系诞生的情形
我们有幸观察恒星和行星形成的过程
也等于有效回溯到数十亿年前
太阳系必定经历过的相同过程
这回溯的惊鸿一瞥
拍摄太阳系形成 最早期的情形
这是有史以来 星云塌陷内部的最佳影像
我们透过史匹哲望远镜
观察到尘埃开始聚集的时刻
然后逐渐加温 最后终于出现年轻恒星
结果发现 康德250年前的理论
基本上正确无误
太阳系的星云于46亿年前开始塌陷
星云很可能从形成开始 就在太空中缓慢旋转
但随着物质塌陷 星云也可碍事转得更快
这就是所谓的角动量守恒物理定律
随着星云缩小
等量的能量在更小的空间内聚集
为了维持相同的动量
旋转速度必定要增加
随着星云在自身的重力 和旋转更快的状况下开始塌陷
中央也形成一快稠密物质
称为原恒星
最初高温由摩擦力产生
但是这些物质 达到华氏1800万度时
便产生核融合效应
我们的恒星诞生于45亿年前
氢原子融合在一起形成氦
过程中释放光子
这是太阳发射的第一道光芒
会持续闪耀40亿年
这是直径将近1百万里的巨大核子熔炉
从远方看来 此过程似乎很平和
太阳温和地将能量 散放到早期的太阳系中
活动很多 变化多端又激烈
有爆炸 强烈的辐射
我想太阳系的起源相当壮观
近年来的研究显示 太阳系的诞生一点也不平静
我们的太阳一事实上很可能
是在全宇宙 最狂暴的事件中诞生的
那就是另一恒星的爆炸死亡
甚至在那个事件以前
发生过一起巨大的爆炸事件
因而产生整个宇宙
那就是大爆炸
没有人知道大爆炸的起因为何
但我们认为 大爆炸造成了空间 时间
以及宇宙所有物质
但是天体物理学家 史坦伍斯利教授
认为还有一个谜
大爆炸机会没有制造出
88种天然化学元素的任何一种
我们周遭不只有氢和氦
我们看见行星和人类
人类是碳和氧所组成的
行星是碳和矽所组成的
这些都不是来自大爆炸
而是来自其他地方
在地球上我们已学会为自己制造新元素
那就是核子新科技
恒星内也发生相同的
大爆炸的氢和氦
融合形成更重的元素
假如恒星够大
在生命结束时 发生壮观的事件
那就是爆炸
超新星爆炸的能量
基本上相当于太阳在 一百亿年生命中释放的能量
但超新星却在不到一天时间内 释放这样的能量
在接下来几个月之内膨胀
膨胀时和整个银河系一样明亮
和10亿个太阳一样明亮
垂死恒星内部的极端核爆炸过程
将恒星生命期内创造的元素融合在一起
形成更重的元素
恒星爆炸将这些元素散落在太空中
恒星死亡时 创造他处制造行星和生命
所需的基本元素
将数百万年之核子反应的产品
喷放到恒星之间的气体当中
以这些物质为基础的云 有的最终会形成新恒星
但物质将散布得非常稀薄
我们很难了解是什么原因 造成这样的星云塌陷
查明真相的最佳方式
是检查组成星云的物质
也是检查太阳系两种最古老的物质
小行星和彗星
但是科学家首先必须从外太空带回一个样本
彗星是太阳系最早期的遗物
当中或许隐藏着太阳系起源的线索
但是在科学家深入研究之前
必须先采集样本
1981年
美国航太总暑的郑哲博士 开始进行自己的构想
将彗星残片带回地球
这几乎就像是太空法医鉴定学
有如电视节目中的犯罪现场
他们找到一片油漆
或一根头发什么的
这和我们想做的非常类似
郑博士和同事 设计星尘号探测器
从地球出发航行超过3亿里
从维德2号彗星收集到彗星微粒
问题只有一个
尘埃粒子的移动速度比子弹快6倍
但是郑博士还是必须将它们 完整无缺地带回地球
所以我需要能够装 高速子弹的特殊材质
我才能接住它而不至于打碎
我需要接住子弹而不将子弹打碎
郑博士做了两年多年次实验
才使接住彗星的材料臻于完美境界
其化学材料和二氧化矽的玻璃一样
只是比玻璃密度小1千倍
郑博士称之为平滑矽气凝胶
能拦下彗星微粒的只有这个
探测器载着凝胶捕捉巢准备升空
1999年2月7日
探测器附在三角洲火箭上发射
主引擎启动
星尘号太空船升空
为的是带回太阳系 形成时元素的时空胶囊
这32亿里的形成 花了将近5年的时间
但最后与彗星相遇的一夜 终于到来
在任务控制中心
郑博士与同事只能等待
我们做过许多模拟测试
但问题还是存在
探测器是否会遇上彗星
就算不会遇到彗星 探测器是否能收集到尘粒
要是探测器回来却没有尘粒 那就太槽糕了
终于在2006年
太空船再度进入地球大气层
太空船安全降落
科学家急忙将珍贵的货物 运送到实验室
他们一打开就知道任务成功
假如我捕捉到不用显微镜 光肉眼就能看见的微粒
我就很高兴了
可是我接到30多个微粒
这是了不起的成就
这些是有史以来第一批 载回地球的原始彗星微粒
微粒或许很小
但包含了丰富资讯
要了解太阳系形成经过 可能要花很多年时间
可能要花数十年
才能从星尘号采样中 尽量取得所有资讯
研究小组可能要等数十年 才能得到所有结果
但同时其他人正采取不同方式
彗星不是早期太阳系唯一的物质来源
陨石也非常古老
而且陨石有一大好处
它们会送上门来
惊人的是不管任何时候
将陨石带去实验室测定年代
答案都是45亿年之久
这些是早期太阳系的物质
因此掌握一块实质物体
将我们的的存在与历史
和大宇宙连结在一起
经过大量分析之后
海斯特的研究小组
发现陨石内含有铁60 这种不稳定同位素
这完全出乎大家意料之外
铁60衰变的速度很快
因此陨石一定来自附近
假如来自更遥远的地方
铁60就会在被陨石困住之前 有时间衰变成另一种同位素
只有超新星才能制造铁60
因此早期太阳附近 必定有一颗活动的超新星
出现一个铁证
说明太阳系环境狂暴
附近还有一颗超新星
这实在令人惊讶无比
我们知道这会改变人们的看法
这会改变我们对太阳系起源的认识
尽管宣泄了狂暴的力量
我们的太阳系有可能是在 一颗超新星旁边形成的
这些剧烈活动重新塑造周遭事物
爆炸超新星的震波 重击20光年内的一切
这是银河系的炸弹冲击波
惊人的是这些破坏力很可能 供给了所需的一切
冲击波可将分散物集中在一起
有如扫帚扫起灰尘
因此巨大尘埃云的塌陷
可能是附近超新星爆炸所引起的
爆炸传送震波
压缩周围数光年内的气体
压缩引起其他恒星诞生
冲击波很可能将我们的 星云物质全部扫成一堆
压缩到一个程度之后
重力会开始产生作用
星云就会开始塌陷
就在星云之内,围绕初期太阳
打转的行星开始成形
如今科学家开始了解 行星形成的惊人过程
多年来行星形成的过程 一直令科学家百思不解
如今这些天文学家相信
行星在围绕着新生的太阳的 气体粒子盘内成长
但这种物质散布得太稀薄
重力无法将其凝结成块
到了2003年
国际太空站上非正式的实验
阐明这长久以来的谜题
太空人唐佩提
利用在太空的休息时间玩了几个实验
看看粒子在零重力状态下表现如何
他利用不同颗粒 例如咖啡 糖和盐
将颗粒放入袋内
观察颗粒开始彼此吸附在一起
他领悟到颗粒在袋中
彼此摩擦产生静电
使颗粒聚集成块
假如此实验在地球上进行 也会产生相同的静电
但是在地球上
更强的引力
会使我们无法观察到同样的结果
佩提与同事了解到
他们在太空站零重力状态下 看见的情形
应该也会发生在 早期太阳系的零重力环境
原行星盘内的粒子 可能因此带电彼此吸引
行星科学家杰克利索尔
称这个过程叫做吸极
日常生活中就有吸极现象
雨点在微小尘埃周围
凝结成雨滴
在降落过程彼此相撞
正如同太阳星云内的颗粒撞击在一起
吸极成更大的物体
块状物体一旦达到高山的体积
就会发挥强大的万有引力
引力比静电力更强大
使整个过程加速
在大约一百万年后
块状物体越来越大形成微行星
然后继续成长为完整的行星
引力使这些行星 锁定在围绕着太阳的轨道上
传统上被人类理解为神秘的拉力
从爱因斯坦之后
科学家才对引力有了新的认识
大多数人知道太阳的引力
是使行星一直在围绕太阳的 轨道上运转的原因
现在我们要深入探讨引力的真正本质
牛顿的第一运动定律 惯性定律
说明以固定速度直线运动的物体
维持相同的动作
现在我们俯视一个平面
我们把这颗球当作行星
沿着平面滚动
它当然是以固定速度直线运动的
爱因斯坦说事情没有这么简单
他说假如你拿一大块物体 例如太阳
用这个橡胶吸盘做代表
这块物体具有扭曲时空形状的效果
对我们而言 看起来不是扭曲的
假如你从上方俯视
看起来还是和先前一样平坦
就像棋盘一样
但事实上还是扭曲的
现在我拿起行星 在这个扭曲的时空中滚动
行星想走直线 但是没有直线可遵循
结果绕着中央物体 在轨道上转动
这就是我们通常称为 引力的扭曲时空效果
引力在每个方向 施加同等力量
因此效果总是将物体往中心吸引过去
引力够强大时
会将任何物体重新制造成球体
所以太阳系所有行星 都形成接近完美的球体
由于直径超过300里
因此不可能变成其他形状
所有行星都机会是球体的
都源自于同一星盘
但最后形成大不相同的世界
从多岩的火星到气体的木星
这些差异性主要都是 一个基本物理定律造成的
不同物质在不同温度下凝结
这和特定温度有关
气体和固体有别
就是这样
起初年轻恒星周围的物质非常热
呈气体状态
后来随着外层冷却
云中的物质开始凝结
有如地球上看雪花形成的过程
在靠近太阳的太阳系内侧 温度还是很高
气体或冰热得无法凝结
在这样的温度之下瞬间蒸发
但是金属粒子可以在此地凝结
所以在此区形成的行星 是金属成分很高的水星
天体物理学家史帝夫戴许
是行星形成理论的权威
他的研究显示 水星是多么不适合居住的世界
水星没有大气层
没有海洋 只有岩石
面对太阳的那一面
热得可以融化铅
温度是华氏好几百度
高温是由于 水星靠近太阳所引起的
地球和太阳的距离约为其三倍
往外移动一些 温度就下降一点
大约华氏500度
现在更多岩石粒子可以凝结
因此比较多岩的类地行星 金星 地球和火星
在此区形成
由于金星运行的轨道
距离太阳比水星远大约4千万里
可预期的是金星环境比较宜人
金星可能是太阳系中
最像我们心目中的地狱的地方
压力非常大
气温很高 下的是硫酸雨
再过2千6百万里
这里就是我们的家园 地球
地球有金发行星的呢称
气温不过热 不过冷
运行轨道和太阳距离刚好
非常有益于生命成长
地球有臭氧保护层
使我们不会受到紫外线伤害
还有抵挡致命宇宙辐射的磁场
地球是也是唯一 拥有大月亮的内侧行星
如今像盖瑞罗夫葛伦 这样的科学家
还在研究30多年前 阿波罗号太空人
首次带回的月球采样
罗夫葛伦在 安全的月球储藏设施工作
航空总署在那储藏 把月球带回的842磅岩石
多年来科学家一直在研究采样
想知道月球和更宽广的太阳系 是如何形成的
这对于地质学家而言 是珍贵的资源
带回采样是阿波罗号 太空人首要的任务
就算这代表抗命
阿姆斯壮坚持 一定要带回一堆岩石
根据我的了解
这是违反规定的行为
他偷偷躲开摄影机的镜头
虽然他不应该这么做
还是装了一箱岩石
采样在实验室经过分析之后
岩石很快地提供一些 令人惊讶的资料
我们迅速发现现代化学物质 和地球大不相同
这种化学物质和我们当初 对月球形成的想法不同
月球岩石 也就是月球本身
结果比原先所想的还要年轻
我们以前想到的所有理论 很快地被弃之如敝帚
花了数年时间才出现好构想
根据星云理论
行星形成之后 剩下的物质
不足以让卫星 在太阳系内侧形成
这一直是科学上的谜题
直到数十年 费尽心血的研究之后
科学家才提出新理论
一场地球发生 星际正面撞击的惨烈灾变
1969年
阿姆斯壮 是头一个在月球上漫步的人
阿波罗号太空人 带回月球采样之后
科学家才终于能够 了解月球如何形成
他们研究样本中的化学同位素
显示月球含有 曾是地球上的物质
这是出乎意料之外的发现
科学家无法解释 这种物质如何来到月球
但最后终于出现大胆的新理论
此理论说明 早期太阳系不只有8个行星
而是约20个行星大小的物体
绕着太阳运行
你想到行星形成的初期时
可以将它想成弹珠游戏
这些物体到处翻来覆去
三不五时还会撞上彼此
45亿3千万年前
年轻的地球正面迎撞 一个叫忒伊亚的物体
忒伊亚的体积和火星差不多
假如今天发生这种碰状
这会是人类的末日
等同许多氢弹在地球表面引爆
这一撞简直是毁天灭地
爆破物质的劲道之强
数百亿里吨的岩石 脱离了地球的引力
被喷放到太空中
这种物质被地球的引力拉住
进入轨道运行
经过数百万年之后合并
成为我们的月球
这场撞击是早期的太阳系 激烈活动的进一步证据
那是无数天体 顺着紊乱轨道运行的时期
通常会酿成大浩劫
但某些物体成为 太阳系的永久特色
例如火星的两个卫星 弗伯斯与迪摩斯
据信都是被火星引力 据获的小行星
这两颗卫星相对而言很小
连比较大的弗伯斯 也只是我们月球的十分之一
虽然火星体积 只有地球的三分之一
却拥有太阳系最特别的特征
火星是很引人注目的行星
地质学家的乐园
比方说它有太阳系最大的峡谷
水手号谷
那里的分支 使地球上的大峡谷相形失色
长度和美国一样长
那里有太阳系最大的火山
奥林帕斯山
连圣母峰也瞠乎其后
火星是4个重点内侧类地行星 最后一个
岩石成分的形体 在小行星带内运行
这些行星发展到 如今的大小之后就停止成长
这主要都是供给能量的问题
岩石与金属 在早期太阳系中非常稀少
大约只占所有物质的0.6%
同时内侧行也无法堆积气体化合物
因为温度过高无法在此凝结
所有气体化合物在更远处凝结
在我们到达此区和外侧行星前
还要先对付小行星带
科幻小说将此区 描述成拥挤的区域
难以跨越
如今我们知道小行星带
至少有数万个 直径大约一里左右的小行星
然而驾驶太空船通过小行星带
不太可能撞上小行星
事实上 我们必须细心瞄准太空探测器
才有可能前往小行星一边
小行星带的小行星之间的 平均距离大约是一百万里
我们穿越小行星带时
会遇到一条看不见 但很重要的界线
叫做冻线
跨越太空这条距离太阳 大约4亿5千万里的界线
我们便发现截然不同的行星
小行星带某处有一条冻线
越过这条线
温度就冷到可让水凝结
过程平缓但相当重要
越过冻线外侧行星成形
这里是和内侧行星 截然不同的世界
原因在于温度较低的区域 能凝结的物质不同
比华氏零下1百度还要冷
水 甲烷和阿摩尼亚之类的 氢化合物
能够在这样的温度下凝结
早期太阳系有数兆公吨这类物质
但是要等到外侧行星 达到地球的10倍大时
才真正开始成长
到了这个临界质量 它们就具有足够引力
开始吸收数兆公吨气体
产生滚雪球效果
行星越大就吸收更多气体
这是核心成长速度
与气体盘持续时间长短的竞争
木星与土星占尽了太阳系的地利
它们很快成为巨大的超行星
由于此时气体占其体积的90%
因此又称为巨型气体行星
到目前为止最大的是木星
这巨大行星的质量是地球三百多倍
体积比地球大1千多倍
根据哈尔莱文森的说法
幸好木星这么大
木星的引力非常强大
往往改变彗星的轨道
否则彗星就会进入太阳系内侧
木星其实扮演保护大哥的角色
保护地球不受轨道外 恶劣环境影响
尤其有很多冰质彗星 很可能进来击中地球
木星欲将它们挡开 丢出太阳系之外
土星是太阳系第二个大行星
结果幸亏土星没有变得更大
根据我们的模拟测试
假如一个太阳系
有两个木星大小的行星
最后一定会击碎其他所有行星
其实这真是千钧一发
土星不比木星小多少
因此稳定的太阳系 差一点就变得不稳定
要是土星再大一点
我们可能就不会在这里谈论它
这是可怕的想法
较大土星的引力 假如和木星协同作用
很可能会吸引并毁灭 所有比它小的行星
幸亏土星从未踏上这致命之途
而是成长为太阳系 最耀眼的行星之一
每当我为大家展示望远镜的行星时
我总是把土星留到最后介绍
土星很美 很亮眼
它拥有大大的土星环 绝对是华丽无比的行星
土星环由数十亿个碎屑所组成
由于土星和它的卫星 互相抵触的引力
这些碎屑持续成长分解
天王星与太阳的距离 是土星与太阳的将近两倍
天王星与海王星都是冰封的世界
拥有的气体比其他两个 巨型气体行星少得多
就某种意义来说
这两个行星没能赶上晚宴
天王星外表平凡无奇
是单调的蓝绿色
这是其大气层高处的 甲烷层造成的
由于在更遥远的地方形成
天王星成为巨型冰质行星 而不是巨型气体行星
平均气温华氏零下350度
由于冥王星已正式降级为矮行星
蓝色的海王星如今成为 太阳系离中心最远的行星
直到最近为止
大家还认为这些星体 是太阳系的边缘
我们对太阳系的概念 在1992年产生急速变化
当时发现 我们今天称为柯伊伯带的结构
柯伊伯带在距离太阳大约280亿里处
这里是估计数量7万个大 冰质物体的大本营
有一大堆行星形成留下的残渣
这是没能凝结在一起的物体
然后在具体太阳1千倍处
是神秘的欧特云
由6兆个彗星所组成
大多数彗星可能在 距离太阳更近的地方形成
正如同行星形成的过程一样
但受到年轻的木星与土星引力影响
迫使大多数彗星进入非常长的轨道
把它们带到太阳系的最远处
如今大家认为欧特云的外线是最后的边界
距离太阳将近一整个光年
太阳系之外还有数十亿个恒星
其中有许多拥有自己的行星
长久以来 寻找另一个恒星的行星
一直是天文学中的圣杯之一
我们唯一认识的 只有我们的太阳系和行星
所以对另一个恒星的行星 好奇不已
接着在1992年 出现了等待已久的发现
有史以来头一次 侦察到外太阳行星
一个绕者遥远恒星运行的行星
在太阳系外首度发现行星比木星大
距离恒星很近
完全打破我们学习到的 太阳系相关知识
绝不可能有那么大的物体 可以在靠近恒星处形成
那里没有足够的材料
这些行星的本身不符合 太阳系形成的标准模型
这不只是遥远世界的问题
我们回溯自己的太阳系时
行星形成的标准模型 显然有问题
有趣的是 我们想把自己对行星形成的了解
运用到天王星和海王星时 却一败涂地
它们绝不可能在如今 我们看到的位置形成
距离太阳如此遥远的地方
绝不可能有足够材料 发展出这么大的行星
这是一个谜
天王星和海王星似乎被放错位置
这只是标准星云理论 无法解释的众多谜题之一
柯伊伯带也是一个谜
根据模型理论 它根本不可能存在
更令人难解的是 我们月球的陨石坑
似乎都是同一时间造成的
这些问题综合起来
威胁着破坏太阳系 如何形成的科学解释
月球或许是地球最近的邻居
但仍然满怀着神秘
没有实质的大气层或气候
因此月球景观改变不多
一般相信 每隔数千年来一次的冲击
应该足以解释 月球坑坑洞洞的表面
但阿波罗号任务 带回月球岩石标本
其中包括 古老撞击造成的陨石坑残屑
这些标本述说着 截然不同的故事
我们研究月球
发现大量撞击陨石坑 在39亿年前形成
月球在当时 虽然曾受到高密度的撞击
月球地质学家 利用放射性定年法
评估标本的年代
却惊讶地发现 绝大部分的月球陨石坑
都是在一个相对短暂的 撞击时期内造成的
大卫克林博士是这方面的专家
这时期称为大撞击事件晚期 或月球灾难
来自月球的这项证据
绝对在告诉我们太阳系的起源
结构和发展经过
数万个大陨石必定在 月球灾难期撞击过月球
地球一定也承受过重击
如今只有年轻的陨石坑
例如亚利桑那州 2万到5万年的陨石坑
还在地球上
大多数更老的陨石坑早已消失
但是在35亿年前
这些陨石坑肯定让人触目惊心
撞击陨石坑数量 大约有2万到4万个
应该有足够能量 可改变全球环境
如此众多的撞击物体 到底来自何方
在撞击陨石坑内
有物体产生时的化学痕迹
这些证据和小行星带有关
这种说法与事物吻合
曾经撞上月球的物体
其化学组成 与小行星带的岩石相同
因此它们必定来自小行星带
但如今大多数小行星 都在稳定轨道上
没有明显的力量
可让数千亿个小行星 离开小行星带进入太阳系内侧
因此数十年来 重大撞击说 一直是科学上的一个谜
2004年
哈尔莱文森有了一大发现
他和国际小组合作
提出太阳系形成的新模型
有如灵光乍现
我坐在办公室
突然间解开这个谜题
这个人们数十年来
一直不断试图解开的谜题
我是人类历史上
唯一了解问题关键的人
莱文森的想法是 假定行星在截然不同的轨道上形成
然后移动位置
大部分科学家相信太阳系很稳定
相对而言一切活动在意料之中
但许多专家如今相信 这是完全错误的
这和传统智慧相抵触
天文学家向来可能认为
行星就在今日的位置形成
这些新数值模拟
显示行星移动相当远的距离
甚至曾经近距离接触 使它们改变顺序
这个新理论令人震惊无比
在莱文森的怀疑中
木星与土星在运行轨道 最靠近时彼此拉锯
但总体而言这些拉力互相抵消
唯有木星绕太阳两圈 和土星绕太阳一圈时
似乎发生戏剧性变化
这叫做二比一共振
这在39亿年前发生过一次
此结构使行星震动排挤
这两个行星的引力也没有抵消
反而以同一方向运作
莱文森认为这就像推秋千一样
每次准时推一次 秋千就会荡得更高
每当木星和土星的引力 彼此互推一次
运行轨道就伸展一次
直到变成如今的模式
但是这个过程 对其他行星产生重大影响
天王星和海王星 承受不住因此乱了脚步
它们的轨道彼此交叠
引力将彼此拉得更近
其中一个被抛了出去
两一个被抛了近来
在木星和土星周围乱跑
根据这个理论
天王星和海王星 或许甚至彼此交换位置
将周遭大量的小行星扯离轨道
因此酿成巨祸
有些小行星被抛到太空
其他则被推进太阳
数千个撞进内侧行星和地球的月球
这些听起来像是 不太可能发生的混乱转变
但现在的证据显示 这种情形的确发生过
此现象在今日是不可能发生的
木星和土星距离太远
但此事件可能是 太阳系形成的关键时刻
不过真正不可思议的是
当初这一切 很容易就会变得完全不同
可能出现不对的恒星
出现许多巨大行星
有许多种方式可出差错
我们竟然幸运地 站在这个细细的生存线上
我们很可能看不到 如今多采多姿的太阳系
而是永远化为灰烬 气体和尘埃
我们的未来又将如何
50亿年后
我们的太阳会用尽燃料后膨胀
吞噬某些内侧行星
其他行星可能 以鬼魅世界的面目留存下来
继续绕行死去的太阳
那里不会有任何生物
但是现在
我们还很幸运的活着
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