第一次原始大气

科技工作者之家 2020-11-17

46亿年前,在银河系的一隅,因为某种重力场变化的影响,星际云(质量比为氢76%、氦22%、其他更重的元素2%)开始收缩,当收缩到某种程度时,集中起来的星际云因自身重力作用急速收缩,诞生了原始太阳。尽管原始太阳的亮度大约为现在的1000倍左右,可是因为其温度低,没有达到可以自发核融合反应的程度。由于重力能使其温度逐渐升高,在原始太阳诞生的1000万年到1亿年期间,开始了自发的核融合,把这个期间称为T Tauri时期(T Tauri phase)。之后,形成了直到现在的主系列星的稳定状态。T Tauri时期是行星进化过程中的一个重要时期,这期间太阳风(solar wind)的阳离子和电子流为现在的100000倍。

简介46亿年前,在银河系的一隅,因为某种重力场变化的影响,星际云(质量比为氢76%、氦22%、其他更重的元素2%)开始收缩,当收缩到某种程度时,集中起来的星际云因自身重力作用急速收缩,诞生了原始太阳。尽管原始太阳的亮度大约为现在的1000倍左右,可是因为其温度低,没有达到可以自发核融合反应的程度。由于重力能使其温度逐渐升高,在原始太阳诞生的1000万年到1亿年期间,开始了自发的核融合,把这个期间称为T Tauri时期(T Tauri phase)。之后,形成了直到现在的主系列星的稳定状态。T Tauri时期是行星进化过程中的一个重要时期,这期间太阳风(solar wind)的阳离子和电子流为现在的100000倍。1

形成太阳周围残存的星际云和固体粒子依然不断地撞击,逐渐成长为微行星。微行星的平均直径为10000m,质量为1015kg。这些微行星因为被留在稠密的星际云之中,所以其运动速度慢,即使是相互撞击,也不至于被破坏,反而继续成长,最后诞生了原始行星。这大约发生在原始太阳诞生后的1000万年以后。原始行星还存留了以高浓度的氢和氦为主的大气,因为继续不断地与微行星撞击获得能量,形成远比有效辐射温度高的高温大气,这样的大气称为第一次原始大气。1

成分及特征第一次大气的主要成分为氢,原子量为1.00794,并且因为气温高,氢原子的代表速度v非常大。在地球型行星情况下,因为脱离速度小,原始大气很容易散失到宇宙空间去进而,在太阳诞生的1000万年到1亿年的Tauri期,比现在强100万倍的太阳风给予了构成大气的粒子大量的动能,粒子的运动速度变得非常大,距太阳越近的行星,其获得的能量越大,粒子的运动速度就越快。这样,接近太阳的地球型行星,脱离速度小,在非常短的时间内,就失去了第一次大气,这被称为脱弃假说(catastrophic hypothesis)。相反,距离太阳比较远的木星型行星,因粒子的脱离速度大,至今仍保留着第一次大气。1

本词条内容贡献者为:

杨刚 - 教授 - 西南大学

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