揭秘太阳系:类地与类木行星的奥秘

太阳系由八颗行星组成,根据它们的组成,我们可以将它们分为两大类:固态的岩石行星和气态的巨大行星 。水星、金星、地球和火星这四颗行星被称为类地行星,因为它们的表面主要由岩石构成 。而木星、土星、天王星和海王星这四颗行星则被称为类木行星,因为它们主要由气体构成,且体积和质量都相对较大 。
值得注意的是,虽然类木行星主要由气体构成,但它们的内核仍然是固态的 。而且,类木行星的主要成分是氢和氦,这也是太阳的主要成分 。那么,地球等岩石行星的岩石是如何形成的呢?
地球是太阳系中最大的岩石行星,而水星是最小的岩石行星 , 其质量仅为地球的5.6% 。然而 , 即使是质量最小的类木行星——天王星,其质量也是地球的14.5倍 。而木星的质量更是惊人 , 相当于其他七颗行星质量总和的2.5倍 。
【揭秘太阳系:类地与类木行星的奥秘】地球的表面可以分为四个圈层:大气圈、水圈、生物圈和岩石圈 。从地表到地心,又可以分为地壳、地幔和地核三个圈层 。通常,岩石圈指的是地壳 , 有时也包括地幔的上半部分 。地壳很薄,上层岩石主要由硅铝氧化物构成,下层岩石主要由硅镁氧化物构成 。地幔最厚,越靠近地核,地幔中铁和镍的含量就越高 。地幔顶部有一个软流层,由于大量的放射性物质聚集在这里,释放出大量的热量,使得岩石熔化形成熔岩,岩浆就源于此 。地核主要由铁和镍构成,外地核是液态的,而内地核是固态的 。地球的磁场就源于外地核中液态金属的流动 。
地球的地壳和地幔中的物质并没有明显的分界现象,而是呈相互渗透的趋势 。地球上的岩石是由若干种矿物组成的混合物,具有稳定的固体形态 。由一种矿物组成的岩石叫作单矿岩,如石英岩;多种矿物组成的岩石叫作复矿岩 , 比如花岗岩就由石英、长石和云母等矿物组成 。
岩石的分类比较复杂,按照形成原理,地球上的岩石可分为三大类:火成岩(又叫做岩浆岩)、变质岩、沉积岩 。这三类岩石在一定条件下可以相互转化 。火成岩就是岩浆冷却后形成的,玄武岩和花岗岩就是最典型的火成岩 。变质岩是某些岩石在高温高压等条件作用下 , 岩石中的矿物成分或者结构发生了变化,从而产生的新岩石 , 大理岩就属于变质岩 。沉积岩就是各种矿物在沉积作用下形成的岩石,主要包括石灰岩、砂岩、页岩等,它们遍布于地球表面,绝大多数生物化石及矿产就位于沉积岩中 。
总的来说,地球上的岩石主要由原子构成,原子的种类按元素划分有100多种 , 而地球上总共存在90多种天然元素 。地球上的岩石基本上都含有二氧化硅(SiO2),此外还含有镁、铝、钙、铁等元素 。据统计,仅氧、镁、铁、硅、硫、铝、钙这7种元素就占地球总质量的97% , 地球上的岩石主要就是由这几种元素构成的 。
从太阳系的起源说起,太阳在太阳系中占绝对统治地位,太阳的质量占太阳系所有物质总质量的99%,太阳的起源便是太阳系的起源,八大行星等其它小天体都是太阳的附属 。关于太阳系的起源 , 最主流的观点便是星云说 。最早提出该观点的人是德国哲学家康德,不过当时并没有引起什么反响,之后的拉普拉斯从数学和力学角度提出了更加完善的理论 , 该观点才正式被人们所接受 。
地球和太阳差不多都诞生于45亿年前,太阳和太阳系内的天体几乎都起源于同一片星云 。星云由稀薄的气体和尘埃构成 , 这些气体分子主要是氢、其次是氦 , 尘埃则由金属和非金属微粒构成 。在引力的作用下,这些气体、尘埃汇聚成团 , 在相互的碰撞过程中像滚雪球一样越积越大,核心处的温度压力越来越高,最终点燃了氢聚变反应,于是一颗恒星便诞生了 。原恒星盘上的余下物质便形成了行星及其它小天体 。
如上图所示 , 太阳诞生之初太阳系内一片混沌 。银河系内的恒星估计有2000亿颗,很多都是多星系统,其中75%是双星系统 , 就是由两颗恒星构成的恒星系统,这种条件下很难存在行星 。以太阳系为例,木星的成分就与太阳的成分很相似 , 如果木星的质量再大上85倍左右,木星将会成为一颗恒星,而不是现在的气态行星 。很幸运 , 太阳系形成之初,木星并没有足够的质量转化为恒星,否则太阳系也将是一个双星系统,估计也就没有地球什么事了 。
行星探测器传回的数据表明,木星、土星等气态行星也拥有固态的内核 。如果木星抛去外部的氢和氦等气态物质,余下的内核其实就是一颗岩质天体 。太阳是一个高温等离子体,其实太阳也拥有固态铁镍质内核 。岩石行星更靠近太阳 , 而气态行星离太阳较远,这是因为氢、氦等元素较轻易挥发,在太阳辐射的长期照射下 , 便被驱赶到了太阳系外侧 。这也就很好理解类地行星和类木行星在太阳系的分布 。