小行星帶是怎樣形成的
小行星帶是怎樣形成的
位于火星軌道與木星軌道之間的小行星帶,有著至少五十萬顆以上的小行星,最大的谷神星,直徑九百多千米,被歸入矮星系行列。還有幾個直徑幾百千米的小行星,這些比較大的小行星與谷神星加起來占小行星總質(zhì)量的一多半??梢?,小行星質(zhì)量的集中程度還是較大的。剩余的幾十萬顆小行星質(zhì)量加起來也只是相當(dāng)于谷神星的質(zhì)量。
小行星的總質(zhì)量相當(dāng)于地球質(zhì)量的萬分之四,竟然不足千分之一。這可是大問題??!這就是小行星到現(xiàn)在依靠引力還沒有聚合到一起的根本原因。質(zhì)量不足是核心原因。木星的引力干擾是很次要的影響因素。我們也許知道,太空中物質(zhì)依靠引力的聚攏速度與局部物質(zhì)的質(zhì)量成正比。因為加速度與質(zhì)量成正比,在同樣的時間內(nèi),物質(zhì)在引力的作用下的位移也與質(zhì)量成正比。我們通過高中物理學(xué)習(xí)的位移公式可以得到這樣的結(jié)論。
總質(zhì)量不足地球千分之一的小行星天體,聚攏速度不足地球軌道物質(zhì)聚攏速度的千分之一。地球軌道可以聚攏出來地球,而小行星帶到現(xiàn)在也發(fā)育不出核心行星。按照聚攏速度,小行星帶到現(xiàn)在的情況相當(dāng)于太陽系剛形成幾百萬年時候的情況,那時的太陽系還很混亂??!我們現(xiàn)在的太陽系可是五十億年的進化狀況??!也就是說,按照小行星帶的總質(zhì)量,就是再給小行星帶幾百億年的時間,木星就是不干擾,也進化不出唯一的核心天體??!
實際上,小行星到確實在進化著,只是進化速度很慢而已。畢竟小行星帶已經(jīng)擁有谷神星這樣的較大天體了。以谷神星為中心,確實有著質(zhì)量逐漸增大的趨勢。
木星對小行星帶的核心影響是,拉大了小行星帶的寬度,讓小行星帶的物質(zhì)進一步分散了。這進一步降低了小行星帶物質(zhì)相互的引力聚合作用,讓小行星帶本來就很小的進化速度,進一步下降了。小行星帶天體主要分布在2.17到3.64天文單位的范圍內(nèi),近1.5個天文單位的軌道寬度,相當(dāng)于火星到太陽的距離的寬度。這樣的跨度也太大了,物質(zhì)這么分散,相互的引力效應(yīng)幾乎為零,進化速度也是接近于零。
這樣的跨度,就是幾個地球的質(zhì)量,分布在這個范圍內(nèi),進化速度才能勉強趕上地球軌道的進化速度。何況是不足地球質(zhì)量的千分之一,這意味著小行星帶的進化速度,不足地球軌道的進化速度的萬分之一。自然是,保持小行星帶這種面貌是再正常不過了。
木星可以與小行星帶的天體相互拉近,這是木星能拉大小行星帶寬度的原因。實際上,地球與金星也可以相互拉近,確實也在相互拉近?;鹦琴|(zhì)量很小,客觀上也可以拉近小行星帶的天體。因此,火星起著一點拉大小行星帶寬度的作用?,F(xiàn)在的小行星帶天體,確實有一部分位于火星軌道附近。木星軌道也有大量小行星帶天體分布,長期看,這些天體應(yīng)該會被木星捕獲。
木星依靠強大引力作用,把小行星帶隔離成幾部分,隔離帶是寬闊的空曠區(qū)域。這客觀上,進一步加大了小行星帶物質(zhì)聚合的難度。木星運行周期與小行星帶軌道運行周期之比為整數(shù)的區(qū)域,就是小行星帶不同區(qū)域的隔離帶。這是由于木星可以穩(wěn)定引力干擾的區(qū)域,無法長期存在小行星所致。這個隔離帶區(qū)域的小行星被木星引力拉倒了接近木星的方向上。
當(dāng)然,小行星帶不是一直如此的。之前的小行星帶區(qū)域,天體物質(zhì)是較多的,可以與地球質(zhì)量類似。絕大部分都跑了。究竟怎樣跑的,確實是值得探討的。
最有可能的是,曾經(jīng)的小行星帶也完成聚合作用,形成了一個類似火星的天體。后來與一個類似大小的天體相碰撞,由于是正面碰撞,而四分五裂,物質(zhì)分散開了。這種碰撞后果很嚴(yán)重,小行星帶初始行星碰爛了,整體環(huán)繞太陽的速度要下降了。其中的大部分物質(zhì),環(huán)繞太陽的速度下降明顯,向太陽方向墜落。這是小行星帶物質(zhì)損耗的主要模式。這個過程,讓小行星帶損耗了大部分物質(zhì)。
小行星帶剩余的物質(zhì),一小部分,由于碰撞,也許獲得了較大速度,而進入木星軌道,最終被木星捕獲。成為木星的衛(wèi)星或墜入木星。其實,木星在一直捕獲著小行星帶剩余物質(zhì)。比如,現(xiàn)在木星軌道上的小行星,最終也會被木星捕獲。火星或捕獲一部分小行星物質(zhì),比如,火星的兩個衛(wèi)星應(yīng)該就是來自捕獲的小行星。
初始小行星帶行星,應(yīng)該進行充分的發(fā)育,形成了鐵質(zhì)內(nèi)核。這是現(xiàn)在的小行星帶有大量含鐵的小行星的原因。也是我們地球上,隕鐵的來源。初始小行星行星,擁有一定的自轉(zhuǎn)速度,類似火星或地球的自轉(zhuǎn)速度。在太陽系早期,地球自轉(zhuǎn)速度比現(xiàn)在快一倍。那時的小行星帶初始行星也是類似的自轉(zhuǎn)速度。
被碰爛后的小行星帶初始行星,外圍輕物質(zhì)自轉(zhuǎn)線速度大,因此四散的范圍廣。這是小行星帶接近木星軌道區(qū)域,以含碳元素為主的物質(zhì)的原因。徑向太陽方向也會有大量含碳的輕物質(zhì),只是由于跑到了火星軌道或之內(nèi)區(qū)域,而逐漸被附近行星捕獲,我們現(xiàn)在無法觀測到。碰爛的初始行星中心鐵核區(qū)域物質(zhì),就近分散,這是小行星帶2.7天文單位附近,含鐵物質(zhì)較多的原因。初始行星中層物質(zhì),分散范圍會比鐵核物質(zhì)大一些。這應(yīng)該是小行星帶天體靠內(nèi)軌道硅含量較大的原因。
大部分物質(zhì)徑向太陽方向,進入內(nèi)部軌道。被太陽引力加速后,來到地球軌道附近。與地球碰撞。結(jié)果是地球也被碰爛了。幸運的是,地球碰爛的不是那么徹底,物質(zhì)散失的范圍不是那么廣闊,特別是沒有大量物質(zhì)徑向墜入太陽方向。讓地球軌道附近區(qū)域保留了大部分物質(zhì)。估計,會損失一部分物質(zhì),這部分物質(zhì)很有可能是被金星捕獲了。這應(yīng)該是金星質(zhì)量相對較大的原因。
與地球相碰的結(jié)果很嚴(yán)重,讓地球軌道向太陽方向拉近了不少。這應(yīng)該是地球軌道距離金星軌道較近的主要原因。
大部分物質(zhì)依然在地球軌道區(qū)域附近,重新匯合到一起只是時間問題。結(jié)果是,形成了兩個物質(zhì)匯合中心。其中的一個小中心,形成了月球。絕大部分物質(zhì),形成了地球。地球的自轉(zhuǎn)傾角,也許是此時而成。重新聚合的地球物質(zhì),繼承了地球之前或碰撞的物質(zhì)的角動量,自轉(zhuǎn)軌道被傾斜了。當(dāng)然了,每次碰撞都會帶來地球自轉(zhuǎn)軌道傾角的變化,只是這次格外明顯。
