太阳系简史：原行星盘的消亡及推测演化过程

和恒星相比，原行星盘的寿命很短。天文学研究表明，大部分新生恒星都拥有一个巨大的气体尘埃盘，但它们中大约有一半会在大约300万年后消散。和人一样，原行星盘的寿命各不相同。有些很快便消散了，有些也会存在相当长一段时间。然而，年龄超过1000万年的恒星里很少还保留着原行星盘。

天文学家显然无法见证任何原行星盘的整个生命周期。在观察了不同恒星周围、处于不同演化阶段的原行星盘的照片后，我们对它们的演化过程进行了推测。在最初的几百万年里，恒星的年龄和其原行星盘的性质的联系并不大。原行星盘里的尘埃物质流到恒星上面，使盘的质量慢慢减少。与此同时，原行星盘里的尘埃也会逐渐汇聚成星子。然而，这时原行星盘的外形并没有发生太大的变化。

然后，另外一些事情发生了。靠近恒星的温度较高的尘埃似乎消失了，而温度较低的则保存了下来。这些原行星盘的红外光谱显示，它们的中心，也就是恒星周围的区域有一个洞，里面不存在任何尘埃。天文学家将这样的盘称为过渡盘，因为它们的性质介于大质量、气体丰富的原行星盘与小质量、气体稀薄的尘埃盘之间。过渡盘相对来说比较罕见，这说明过渡阶段很短暂，小于100万年。

高温尘埃的消失可能是行星形成的结果。随着尘埃积聚成更大的物体，它们暴露在外的表面积减少，比相同质量的细尘埃要小得多。这时，恒星的红外超可能会黯淡得不可见。若形成一颗巨行星，它的引力摄动会使盘里的一个环形区域空无一物。当几个行星同时存在时，它们的引力会很快将盘内部的物质全部清除。

恒星散发出来的光通过光致蒸发，同样可能会在盘里形成一个洞。年轻恒星会发出大量紫外线辐射。星盘表层的气体原子吸收了这些辐射后，将做高速运动。离恒星近的气体被恒星引力紧紧束缚在盘内，但离恒星几天文单位开外的气体的速度就快到足够逃离该系统而进入太空。假如光致蒸发导致的流失速度超过星盘气体流入恒星的速度，则会形成一个空隙，迅速在恒星周围形成一个大空洞。

来自周围大质量恒星的紫外线辐射也可以从外面侵蚀原行星盘。这看起来正是猎户四边形星团里许多原行星盘的最终命运。低质量恒星由于引力较弱，很难留住它们的气体，而且它们最初的原行星盘比较小，所以这些原行星盘尤其容易失去。(www.xing528.com)

并非所有恒星都会经历过渡盘阶段。一些较老的星盘内部从未形成过空洞，它们当中各处的气体和尘埃似乎都在缓慢流失。这说明星盘有两种演化方式，天文学家还不清楚这其中的原因。也许它取决于恒星释放的紫外线辐射的量的多少，或者在星盘存在的时间内是否有较大的行星形成。

但是不管是以哪种方式，原行星盘的存在时间都很短。它遗留下的气体也不复存在：有的流动到了恒星上，有的被巨行星吸积，有的被光致蒸发驱散。一些尘埃累积成了星子，但大部分尘埃因受气体拉拽而随气体流失了。有一小部分尘埃仍然待在温度较低的星盘外部，而星子碰撞产生的尘埃也在源源不断地对它进行补充。于是，原行星盘变成一个碎屑盘。

太阳星云在行星的早期形成阶段起到了一个庇护所的作用。星云里的气体减慢了尘埃的相对速度，减少了摩擦碰撞，从而有助于它们成长为更大的物体和粒状体。气体的湍流运动可能帮助许多粒子集合到一些小区域，进而在引力的作用下将粒子变成星子。

如果太阳的情况和其他恒星一样，那么太阳星云的存在时间也不长，大概只存在500万～1000万年左右而已。然而，一旦星子形成并达到一定大小，它们的生长便不再需要太阳星云了。这些原行星已经准备好离开这个孕育它们的地方，并迈入成为一个真正行星的下一段征程。下一章，我们会介绍太阳星云内部的几个幸运的原行星是如何最后成为类地行星的。