太阳系编年史
文 | 星球研究所
银河系旋臂上一个不起眼的位置
前代恒星已经死去
只留下一团气体和尘埃
没有公转、没有自转
没有源源不断的核聚变
一切都乱糟糟的
这团气体和尘埃名为
太阳星云
将是太阳的孕育之地
（本文理论主要为星云假说，其它太阳系起源假说不做讨论；下图为一处类似太阳星云的星际物质，由气体和尘埃构成的圆柱体中正孕育着新的恒星，因此得名“创生之柱”；哈勃望远镜拍摄，图片源自@NASA）
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突然
附近一颗恒星点燃了死亡的烟火
超新星爆发
炙热的气体从恒星四周喷薄而出
以每小时超过15万公里的速度射向太空
（WR124恒星的爆发，哈勃望远镜拍摄，图片源自@NASA）
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超新星巨大的冲击波
引发了太阳星云的收缩
气体、尘埃间的距离越来越近
收缩开始无可避免地加速
星云的中心最终凝聚成了一个致密的天体
原恒星（太阳雏形）
混乱的星云也一下子变得秩序井然
围绕着原恒星形成一个圆盘
太阳系诞生了
时间正值
太阳纪元1年
（此处的年仍为地球公转一周的时间单位；下图为现在已知的一个原恒星，金牛T星，由智利阿塔卡马阵列观测到，图片源自@NASA）
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圆盘中的尘埃颗粒也在逐渐聚集
形成许多直径1到10公里的块状物
（行星形成过程示意图，图片源自@佐治亚大学）
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它们之间互相碰撞
又形成更大尺寸的微行星
在数万年中
就像滚雪球一样越滚越大
（行星形成过程示意图，图片源自@NASA）
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太阳纪元1000万年
木星、土星、天王星和海王星
四颗类木行星（外行星）的胚胎形成了
它们的轨道距离太阳较远、更加寒冷
水和甲烷等不易挥发，而以固态存在
类木行星得以捕捉到更多质量
其中最能“闹腾”的木星
胚胎状态的质量就达到了10个地球
1000年后又迅速“增肥”到了150个地球质量
大质量意味着更大的引力
马太效应之下连氢和氦这些最轻的元素
也被它牢牢抓住
最终木星就像吹气球一样
将体积膨胀到相当于地球的1300多倍
相比之下
天王星、海王星就惨了
仅仅因为晚生了几百万年
“原料”中的大部分就被木星抢掠殆尽
它们的胚胎只能长到1倍地球质量
直到现在也比木星、土星小许多
所谓有人的地方就有江湖
看来太阳系也一样
（下图为现在的类木行星；从上至下依次为木星、土星、天王星、海王星，图片源自@Lunar and Planetary Institute）
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与此同时
原恒星内部的巨大压力
开始引发热核聚变
太阳纪元5000万年
原恒星的核聚变
进入绵延不绝的稳定状态
我们将这个阶段称为
主序星
（直到今天太阳依然是正值壮年的主序星；下图为2010年太阳动力学天文台拍摄到的太阳照片，图片源自@NASA）
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与类木行星相比
类地行星（内行星）间的竞争更加激烈
当时太阳系内的行星胚胎多达50到100个
大小从今天的月球到火星不等
然而太阳系显然没有为它们留够生存空间
碰撞、吞并、挤压势所难免
最著名的碰撞就发生在地球身上
太阳纪元6700万年
一颗与火星差不多大小的行星
正面撞击原始地球
（撞击想像图，图片源自@NASA）
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撞击相当惨烈
两个行星瞬间粉碎
经过很长时间才又重新聚合
形成了今天的地球和月球
这也正是今天地球、月球上的岩石成分非常接近的原因
（今天的地月实际比例与距离关系图；本图细长，不用奇怪；图中每个像素约等于500公里，图片源自@Melikamp）
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太阳纪元1亿年
惨烈的竞争终于进入尾声
四个类地行星的胚胎全部发育完成
它们距离太阳更近
水和甲烷被太阳的热量挥发、难以聚集
只有那些高熔点的物质
如铁、镍、铝等构成了它们最初的“原料”
然而这些物质只占太阳星云质量的0.6%
所以它们都很难长得太大
（本图为现在的类地行星；从上至下依次为水星、金星、地球、火星，图片源自@Lunar and Planetary Institute）
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下面这张图可以更清楚地
揭示了类地行星、类木行星之间的大小关系
（下方最小的四个为类地行星，包括地球，图片源自@Lsmpascal）
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在激烈竞争中被“淘汰”的碎片
则在火星和木星之间形成了一个
小行星带
拥有各种天体多达50万颗
如果它们聚合起来
可以形成一个相当于2-3倍地球质量的天体
（小行星带位置示意图，其密度其实远没有图中所示那么高；图片源自@Patrick Rowe）
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至此
太阳系的行星家族已经基本形成
不过这些家族成员的相处仍然不太融洽
一直在为位次排列吵吵闹闹
直至“大打出手”
太阳纪元5亿年
木星和土星合作
两颗行星的巨大引力将原本离太阳更近的海王星
流放到了天王星轨道之外
正式形成了今天我们所看到的太阳系位次格局
（请将手机横屏观看，图片源自@NASA）
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外行星之间的“打闹”
对包括地球在内的内行星也产生了重大影响
尤其是行星位置移动带来的引力干扰
将大量的小行星送到内太阳系
触发了一场持续数亿年的
小行星大轰炸
今天月球上密密麻麻的陨坑就是明证
（月球背面照，由阿波罗16号拍摄，图片源自@NASA）
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在小行星的大轰炸中
地球也未能幸免
但也许是机缘巧合
此时的地球上居然出现了一种全新的物质形式
生命
（有理论认为地球生命源自外太空）
它彻底改变了原始地球的粗陋样貌
而显得生机勃勃
这是一个值得铭记的伟大时刻
太阳纪元6亿年
（2014年的地球靓照，图片源自@NASA）
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生命诞生40亿年后
太阳纪元46亿年
也就是地球人类纪元的今天
太阳依然处于稳定、旺盛的主序星阶段
各大行星按部就班、秩序井然
除了被人类占领的地球
一切看起来都还不错
（下图为太阳系星体拼合照片，每个星球都由飞行器真实拍摄，包括旅行者号在内，图片源自@NASA）
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不过变化也在缓慢进行
随着太阳年龄的增大
它的燃烧将持续加快
大约每过11亿年就会提亮10%
太阳纪元60亿年
地球上的大洋大海
会被灼热的太阳烤到完全干涸
生命从此绝迹
不过此消彼长
火星的表面温度也会逐渐升高
冻结在土壤下的水和二氧化碳被释放出来
暖化这颗行星
直到成为生命的乐土
（哈勃望远镜拍摄于2003年的火星，图片源自@NASA）
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更大尺度的事件也在悄然发生
太阳纪元70亿年
本星系群中两个最大的成员
银河系和仙女座星系之间开始碰撞
整个过程将持续40亿年
最终合并为一个椭圆星系
（银河系和仙女座星系碰撞想像图，图片源自@NASA）
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太阳纪元84亿年
如果太阳系没有被这次星系合并摧毁
我们将在太阳系的行星上看到
你从未见过的震撼星空
（银河系和仙女座星系合并中的星空想像图，图片源自@NASA/Yvette Smith）
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太阳纪元96亿年
一直试图摆脱地球控制的月球
现在距离地球更远了
甚至可能一去不复返
而水星更是可能被老冤家金星的引力彻底赶出太阳系
（信使号探测器于2013年拍摄的水星，图片源自@NASA/Yvette Smith）
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太阳纪元100亿年
太阳核心里的氢都已经聚变成氦
巨大的引力导致它先是急剧塌陷
然后又迅速反弹扩张
亮度将提升到现在的2700倍
半径将扩大到现在的250倍
包括地球在内的内行星都将被它吞没
太阳的主序星阶段结束
红巨星阶段开始
与惨烈的超新星爆发相比
成为红巨星已经是太阳系的福音了
至少木星等外行星还可以继续存在一段时间
（哈勃望远镜拍摄到的红巨星爆发，图片源自@NASA）
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太阳纪元120亿年
经过红巨星的充分燃烧之后
太阳的一部分已经变成了星云
里面十分稀薄地分布着气体和尘埃
核心则成为一颗
白矮星
一个非常致密的天体
质量相当于最初的54%
体积却只有地球大小
光度可以达到现在的100倍
（著名的天狼星联星，是地球夜空中最亮的恒星，其中位于照片左下方一颗即为白矮星，哈勃望远镜拍摄，图片源自@NASA）
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太阳纪元150亿年
逐渐冷却的白矮星越来越黯淡
直至完全停止闪耀
变成了一颗黑矮星
它原来施加于行星、彗星和小行星之上的引力
大部分都将消失
所有的太阳系天体一片黑暗
只剩下冰冷的外壳
太阳就此终结
行星就此终结
太阳系的一切就此终结
（黑矮星想像图，图片源自@NASA）
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不过太阳系残留的那一团气体和尘埃
已经在孕育新的“太阳”
这该死的轮回
怎么又来了
（注意图片中星云的形状，该星云绰号“上帝的中指”，哈勃望远镜拍摄，图片源自@NASA）
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