太阳系内近地轨道为何是岩石星球
水星、金星、地球、火星这四个近地轨道行星都是岩石星球,而木星、土星、天王星、水王星都是气态星球,这是为何呢?原因应该是多方面的,下面我们探讨一下。
首先,也许不是最大因素,星球演化的物质构成来源不同。我们知道星云物质演化成太阳系,这个星云物质是由超新星爆发留下的残骸物质,含有大量重元素。星云物质分布密度分布虽然很稀疏,但是依然应该存在物质碰撞的。长时期的物质碰撞结果,类似于空气分子的自由运动,会形成分子或物质颗粒的速度差异分布规律,大质量分子或大质量颗粒平均运动速度会明显偏低。
太阳系在形成的过程中,运动速度偏低的物质容易被引力拉入到接近中心区域,也就是距离太阳近的区域,重元素比例相对距离太阳远的区域大一些。或者说重元素分布规律是距离太阳越远,占比越小。近地轨道距离太阳近,重元素比重相对大一些,形成重元素占比较大的星球也就顺理成章了,这是近地轨道星球是岩石星球的重要基础。
然后,也许是主要因素,近地轨道周长相对远日轨道小得多,行星之间的轨道间距也小一些,这导致近地轨道行星的势力范围空间较小,吸纳的物质范围空间区域不大,自然难以形成更大星球。由于无法形成更大星球,引力不足以束缚更多气态物质,或曾经束缚的气态物质容易流失。结果是,本身气态物质就少了,本身质量也不太大,只能维持岩石状态的星球了。可见,星球自身的质量是重要因素,不太大的星球质量只能维持固态了,难以以液态或气态物质构成星球物质主体。
我们可以想象或知道,特别小的天体,不可能是气态的,因为自身引力不能束缚自身的气态物质,气态物质会逃逸散失殆尽。近地轨道行星虽然不算是特别小的天体,但也受到类似的影响,无法束缚更多的气态物质,因此,只能形成固态物质为主体的岩石星球。比如,小行星带的小行星都是固态的,木星或土星的卫星也是固态的。这种小型星球,主要靠固态物质的分子力来束缚自身物质,而不再主要靠引力来束缚了。
我们还可以知道,质量较大的天体,可以容易束缚气态物质,因此捕获了巨量的气态物质,最终导致自身以气态物质构成为主,像木星、土星就是这样的情况。质量更大的天体,束缚的气态物质会更多一些,自己本身气温会更高一些,以至于会达到核聚变门槛,太阳等众多恒星就是这样的情况。
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