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宇宙上的岩石如何形成的?
时间 : 2019-03-26 10:54 浏览量 : 15

宇宙中岩石,我们以地球这个大号岩石为例吧,首先,它的主要成分(包括地壳,地幔和地核的所有成分)是Fe 铁,O 氧, Si 硅, Mg 镁,还有少量的Ni, S, Ca, Al 以及其他元素。地壳以氧硅铝铁钙等组成。

其中最显著的是Fe,这个元素非常特殊,一般情况下只有质量很大的恒星才能通过核反应产生Fe,而且Fe之后,不能再通过聚变反应产生更重的金属(因为Fe 之后的聚变是质量增加的,需要吸收能量而不是放出能量)。因而,Fe核的恒星会突然收缩,而后发成超新星爆炸。爆炸过程是个极端剧烈的过程,这个过程中能量大量释放,使得比铁重的元素被合成出来。同时,超新星爆炸把Fe 以及其他金属,特别是重的金属元素,比如放射性元素发射到星际空间。爆炸物一开始以近光速飞行,弥散范围可达几十光年。

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宇宙由于原初大爆炸的核反应,主要成分是71%的氢H,27%的氦He,少量的锂Li,这些元素是宇宙普遍的物质组分。只有被超新星爆炸的残骸污染的星云才会存在少量的金属元素(宇宙学中H和He之外的元素都叫金属),这些元素是宇宙岩石的前身。

但是这时候宇宙中岩石都是非常小的微粒。但是随着星云的扰动,星云会由于自引力坍缩,最终最致密的部分形成原始恒星,周边偏远的岩石和H, He 气体被吸积,形成原始行星盘。(它们的角动量阻止了继续向太阳坠落)

留在地球附近的岩石就逐步积累,慢慢的和周围的物质绕着原始恒星旋转。在轨道上,逐步的出现几个比较大的岩石,他们慢慢积聚周边的物质。一方面,原始行星盘的物质会受到太阳的引力而落入,另一方面,物质同样受到辐射压而远离,最终物质在几个稳定的平衡点积聚,产生原始行星核。

原始恒星的辐射,使得H 和He 很难在离恒星近的地方冷却且聚集,H和He的沸点都是在很低的温度,所以它们在太阳附近很难形成稳定的行星核。它们必须在离太阳足够远的地方才能形成行星。而铁等高熔点金属,更容易在太阳附近变成固体且稳定增长,成为原始行星核。

同时,原始恒星也在不断地发射高能粒子,产生巨大的辐射压(恒星风),恒星风直接吹走了周边所有的气体。同时由于太阳系主要成分还是氢气和氦气,所以类木行星获得了很多的材料,体积和质量成长迅速。而内部的类地行星都很小。

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在这个过程中,岩石会经历无数次碰撞,从松散的,稀疏的结构逐步被打磨,挤压,最终形成了稳定的,致密的岩石结构。其中很多撞击到了原初行星,卫星的表面,成为一个个陨石坑。

然而,行星内的岩石却经历了漫长的演化,行星内部的自引力和放射性元素的热量,直接融化了内部的岩石形成地幔。地壳运动不断地把内部的岩浆用火山喷出变成岩石,而狂风,水流变化也不断的腐蚀表面的岩石,这个过程涉及到极为复杂的化学变化。在生命诞生后,动植物对地面岩石的破坏也是不容忽视的。

相比较而言,金星和火星这两个星球的表面岩石变化就小很多。至于月球,更是保留着古老的岩石样貌。

而太阳远处的彗星,甚至柯伊伯带,奥尔特云内的物体,从太阳系开始就保留了最初的面貌。它们是一块块冰冷的记录。记载着太阳系最年轻时候的往事。

不仅仅太阳系内的岩石,宇宙中其他地方的岩石,比如被超新星以近光速喷出的星云,成为了宇宙中最漂亮的一朵朵焰火;恒星演化最终形成的碳星,是宇宙中最美丽最纯洁的大号钻石。而那些在星际之中沉默的冰块和匆匆穿行的彗星,冷漠的外表之下都有着漫长的故事。


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