同样都是行星,为何地球是“固态行星”,木星是“气态行星”?
我们知道宇宙当中的星球主要分为恒星和行星,其中像太阳一样自身能够发光放热,释放出能量的就是恒星;而围绕着太阳旋转,包括地球在内,自身不能发光放热的星球,就是行星。纵观我们太阳系当中的“八大行星”,其中以小行星带为分界线:距离太阳比较近的水星、金星、地球和火星,都是固态行星,质量和体积都比较小;而小行星带之外,距离太阳比较远的木星、土星、天王星和海王星,都是气态的行星,质量也比较大。这是为什么呢?
其实固态行星和气态行星产生的原因,都是相同的,最开始构成它们的,也都是宇宙中一团团的星云。但是在形成的过程中,宇宙中许多的因素,包括星球本身,以及星球所处的位置,都在一定程度上决定了行星最后能够形成的大小。决定行星类别的原因,主要有如下两点:
首先第一点,就是宇宙元素的占比。我们知道在宇宙中绝大部分的物质,都是以单个质子的氢原子的形式存在的,几乎占据了宇宙质量的90%左右。而像是构成地球岩石,土壤的硅、碳、钙、硫等物质,这些相对比较重的元素,在宇宙中存在的含量都比较小,几乎还不到1%。所以通常固态行星在形成的过程中,没有足够的物质维持自身巨大的体积,是非常大的原因。
然后第二点,就是行星所处的位置。上文当中已经提到过,距离太阳比较近的行星,质量都比较小,而距离太阳比较远的行星,质量则比较大。这是因为距离太阳比较近的物质,受到太阳的引力自然是比受到其他行星的引力,要大得多的(太阳的质量占据太阳系的99.8%左右),所以在距离太阳比较近的地方,也很难成为大型的气态行星。相反在距离太阳比较远的地方,物质受到太阳的引力比较小,自然也更容易受到行星的吸引,而行星吸引了足够多的物质,就形成了气态的巨行星。
固态行星和气态行星的“界限”,大概在地球质量的7倍左右。也就是说,当一颗固态行星能够拥有地球7倍以上质量的时候,就能拥有足够的引力,吸引周围质量比较轻的气态元素,形成一个庞大的“气壳”。科学家推测在木星土星这些气态巨行星的内部,都有一个固态的“核”,而这些星球外部的“气层”,都是被大质量的核所吸引的。