太阳系简史：星子的雏形与成长

上一章里，我们了解了太阳星云里的数万亿个微粒和碎片是如何凝结成块，从而形成一群类似小行星的星子的。我们还了解了研究其他原行星盘能如何帮助我们了解太阳系行星的最初形态。从这一点来看，其他星系对我们的帮助非常少。围绕其他恒星公转的星子由于太小和过于黯淡而无法从地球上用望远镜观测到。同时，星子拦截的太阳光太少，因此也无法从恒星的光谱中检测到红外超。总之，星子这一行星的雏形，我们是完全看不到的。

诞生伊始的星子也许是一些由当时存在于太阳星云里的各种尘埃、粒状体以及其他碎片混合而成的松散的物体。今天，粒状体陨石里的粒状体和其他粒子黏合得非常牢固，需要外力才能将它们分开。这说明，在星子形成后，其中的物质曾经被挤压过。但由于星子太小，它的引力并不足以将其挤压到这种程度。只有星子间的相互碰撞才能产生足够大的力。随着时间的推移，碰撞会逐渐将松散的星子压实形成坚石。

放射性衰变产生的热量极大地改变了一些星子的成分。随着温度的升高，挥发性物质（比如冰和有机焦油）熔化并蒸发，到达星子表面并最终逃向太空。位于温度更低的太阳星云外部区域的星子的主要成分是冰。部分冰的融化和蒸发可能起到了使星子保持低温、防止大部分挥发性物质逃逸到太空的作用。岩石和水也发生了一些反应，但温度没有上升到足以使岩石物质熔化的程度。太阳星云内部的冰和焦油较少，因此它们的降温效果很有限。这些挥发性物质几乎全都逃逸到太空，只剩下完全由岩石和金属构成的已熔化的星子。

星子在围绕太阳运行的过程中，彼此之间频繁发生摩擦，发生碰撞也难以避免。计算机模拟显示，早期的星子碰撞释放出的能量大到足以使它们解体和碎裂，但一般情况下，不会使它们的碎片分散。一般星子的引力能够将许多碎片维持在一起，至少是在这个阶段。它们最终会形成更大的物体，也会逃逸出一些碎屑。

每发生一次碰撞，背后都有更多未能碰撞的近距离接触。在每次近距离接触时，星子在引力的相互作用下向彼此靠拢，然后动量再将它们分开。虽然避免了相撞，但是这样的接触也留下了痕迹——改变了星子绕太阳的运行轨迹。

多次的近距离摩擦使得大型星子在太阳星云平面里的运行轨迹呈近圆形。这一效果叫作动力摩擦。虽然没有发生真实摩擦，但多次引力相互作用的效果就像摩擦力，起到了防止大型星子在太阳星云平面里的轨迹偏离简单圆形过多的作用。对比起来，小型星子则比较容易被推向周围比它大的物体，最终发展成倾斜而扁长的轨道。(www.xing528.com)

较大的星子拥有近圆形的共面轨道，这对它们的生长速度将产生重大的影响。当两颗大型星子靠近彼此时，它们的轨道形状可以确保它们在平行的轨迹上以相近的速度运行。因此，它们的相遇时间维持得比较长——一般来说为几周或几个月。这段时间已经足够两颗星子相互吸引，将它们的轨道拉拽向彼此，从而增加它们最后相撞和融合的可能（图9-1）。

图9-1　引力聚焦。沿几乎平行的轨道以相近速度运行的两颗大型星子有充足的时间互相吸引，这增加了它们相撞的可能性

小型星子更有可能发展出倾斜而扁长的轨道，它们通常会高速靠近彼此。它们的相遇非常短暂，几乎没有前面所说的“引力聚焦”过程。因此，小型星子很少会互相碰撞。当它们相撞时，它们极高的相对速度通常会使它们发生灾难性的解体，而不是生长。

动力摩擦和引力聚焦的合力导致了一种叫作失控式生长的过程：最大的星子急速增大，而其他星子慢速生长，甚至停止生长。