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行星系起源和演化
行星系的起源和演化过程一直是天文学领域的热门话题。
早期的研究认为,与太阳系相似的行星系统可能在恒星形成的过程中同步诞生,想象中的情景是两颗恒星在空间中“擦肩而过”,彼此的重力作用会拉扯出恒星物质,逐渐凝聚成行星。
然而,现代科学家认为这种近距离的“错车”现象在现实中极为罕见,目前主流的观点是行星系起源于星云,星云在引力作用下凝聚成星团,最终演化成我们所熟知的行星系统。
然而,也有特殊类型的行星系统与我们的理解有所不同。
例如,脉冲星——超新星爆炸的残留,它们的存在揭示了某些行星的奇特来源。
脉冲星周围可能存在的行星,由于超新星的强大冲击,普通行星难以幸存。
一些理论提出,伴星在超新星爆发中被蒸发,其残骸成为了脉冲星的行星。
另一种可能性是,脉冲星周围的吸积盘在特殊条件下可能演化出行星,尽管这需要更复杂的物理机制来解释。
总的来说,行星系的形成过程既包括恒星诞生时的初始构建,也包括在特殊环境下如脉冲星周围可能发生的独特演化。
科学家们仍在不断探索,以揭示这些神秘行星系背后的复杂故事。
行星的形成和演化
形成和演化星系的形成星系之形成和演化向来都众说纷纭,有些已经被广泛接受,但仍然有不少人质疑。
星系的形成包含了两方面,一是上下理论,二是下上理论。
上下理论是指:星系乃由一次宇宙大爆炸中形成,发生在数亿年前。
另一个学说则是指:星系乃由宇宙中旳微尘所形成。
原本宇宙有大量的球状星团(globularcluster),后来这些星体相互碰撞而毁灭,剩下微尘。
这些微尘经过组合,而形成星系。
虽然在今时今日,关于星系形成的学问有不少人质疑,但大抵在星系形成研究方面,随着研究的深入,已伸展至星系演化方面。
在天文物理学中,有关星系形成和演化的问题有:在一个均质的宇宙中,我们是否居住在一个独特而与众不同的场所?星系是如何形成的?星系是如何随着时间改变的?星系的演化按照宇宙大爆炸理论,第一代星系大概形成于大爆炸发生后十亿年。
在宇宙诞生的最初瞬间,有一次原始能量的爆发。
随着宇宙的膨胀和冷却,引力开始发挥作用,然后,幼年宇宙进入一个称为“暴涨”的短暂阶段。
原始能量分布中的微小涨落随着宇宙的暴涨也从微观尺度急剧放大,从而形成了一些“沟”,星系团就是沿着这些“沟”形成的。
随着暴涨的转瞬即逝,宇宙又回复到如今日所见的那样通常的膨胀速率。
在宇宙诞生后的第一秒钟,随着宇宙的持续膨胀冷却,在能量较为“稠密”的区域,大量质子、中子和电子从背景能量中凝聚出来。
一百秒后,质子和中子开始结合成氦原子核。
在不到两分钟的时间内,构成自然界的所有原子的成分就都产生出来了。
大约再经过三十万年,宇宙就已冷却到氢原子核和氦原子核足以俘获电子而形成原子了。
这些原子在引力作用下缓慢地聚集成巨大的纤维状的云。
不久,星系就在其中形成了。
大爆炸发生过后十亿年,氢云和氦云开始在引力作用下集结成团。
随着云团的成长,初生的星系即原星系开始形成。
那时的宇宙较小,各个原星系之间靠得比较近,因此相互作用很强。
于是,在较稀薄较大的云中凝聚出一些较小的云,而其余部分则被邻近的云所吞并。
同时,原星系由于氢和氦的不断落入而逐渐增大。
原星系的质量变得越大,它们吸引的气体也就越多。
一个个云团各自的运动加上它们之间的相互作用,最终使得原星系开始缓慢自转。
这些云团在引力的作用下进一步坍缩,一些自转较快的云团形成了盘状;其余的大致成为椭球形。
这些原始的星系在获得了足够的物质后,便在其中开始形成恒星。
这时的宇宙面貌与今天便已经差不多了。
星系成群地聚集在一起,就像我们地球上海洋中的群岛一样镶嵌在宇宙空间浩瀚的气体云中,这样的星系团和星系际气体伸展成纤维状的结构,长度可以达到数亿光年。
如此大尺度的星系的群集在广阔的空间呈现为球形。
行星是如何诞生的呢?
根据科学家的说法,就要追溯到太阳诞生的初期。
生生不息的星尘和气体像一个扁平的圆盘围绕太阳旋转,它们漫无目的地彼此撞击、聚合,这样过了大约1万年。
有些尘粒形成更大的固体物质,经过一个我们现在还不了解的神秘过程,这些物质最终聚合在一起形成大约100英里宽的星子带,在这个区域,重力使得它们相互吸引、碰撞。
有一些变成了碎片,而那些大的星体则用它们不断增长的重力捕获附近的太空物质,从而变得更大。
这就是行星的诞生,是从小小的星尘经过了漫长的过各所诞生的。
星尘之间碰撞与聚合的过程持续了大约10亿年,直到地球完全形成,虽然我们今天所生活的地球有着巨大的不同。
在1995年,科学家们发现了间接证据,证明太阳系外还有围绕恒星转动的行星。
这一发现震惊了行星形成领域,使它不再是一个理论家的私人领地。
尽管目前我们知道的只有一个“地球”,但很有可能会发现更多的这样的行星。
而这次在猎户座发现的新行星,则对行星的形成的传统假说提出了新的课题。
也就是说,行星上生命的起源和演化我们掌握了一些新线索。
我们知道,最有希望存在生命的地方就是行星,那行星上的生命到底是怎么开始的呢?对于这个问题,各种各样的假说可谓说是众说纷纭。
曾有假说认为,具有“自我复制”能力的分子的出现,是地球上生命诞生的标志。
持该假说的科学家认为,在像地球这样的原始行星上,简单分子在阳光照射等作用下聚集为更大的分子,越变越复杂。
直至最后,由于某种未知原因形成了一个分子,它能把简单的分子组成一个与自身一样的分子,也就是说具备了“自我复制”的能力。
科学家一般认为,最早形成的这个自我复制分子应该是蛋白质或RNA(核糖核酸)分子。
它所包含的生命信息,能通过特定分子在蛋白质链或RNA链上排列顺序来记录。
但一假说也有提出了不同的看法。
最近,以色列人类基因中心的科学家多隆?兰斯特等人提出了一个新的假说。
他们认为,地球上最早诞生的自我复制分子有可能不是蛋白质或RNA,而是脂类分子。
他们通过计算机模拟发现,复杂的脂类分子团也具有储存生命信息的能力,能够生长、分裂、自我复制、将信息“遗传”下去,并积累“进化”所需的“变异”。
这与我们熟知的生命演化过程极为类似。
究竟哪一假说是更为贴切,并没有真正的答案。
探索地球上的生命起源,主要是根据地球上的物质运动和发展中寻找生命物质的,而原始地球所具备的环境和物质的条件为:
1、必须具备地球的环境的一定物质,它们包括生物有机体主要组成元素:碳、氢、氧、氮等。
宇宙化学的研究已经证实了这几种元素在天体上、星际空间都是普遍存在的。
2、水是地球上不可缺少的一种介质,生命的存活是离不开水的。
有研究表明,地球上的生命最有可能在水中诞生,并且十分之九的时间全部生活在水中,后来虽有部分生物登上陆地,但都离不开水。
此外,生物化学研究也发现,有少量生物可以生活在温度很低的液态氨和甲烷中。
3、生命体对温度的要求,温度太高生物有机分子必然运动过剧甚至分解;温度过低,生命过程过分缓慢甚至停顿。
如果生命发生在水中,温度大致介于摄氏0度到100度之间。
4、生物能在周围绕的环境的物质交换才能得以生存,所以早期地球必然存在一定数量和质量的大气层。
宇宙生物学研究认为,生命不可能发生在没有大气的天体上,而天体要在其周围留住大气必须具备相当大质量。
质量太小,引力太小,就不可能有大气。
没有大气生命就无就不会有液态水的和液态物质的产生,没有液态物质作为溶剂,生命就无法产生。
5、需要有足够的能量,比如光和热。
另外宇宙射线、地热、火山等都可以为生命起源提供能量。
6、要有还原性气体,比如甲烷、硫化氢、氢气等。
过去人们总把氧气作为生命发生的条件,现在主为是错的。
因为地球原始大气是缺氧的,地球上的生命就发生于缺氧时期。
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