行星胚胎生长与太阳系演化

不受控制的失控式生长不会持续太久。很快，最大的一颗星子变得大到足以摄动大部分比它小的星子，使它们的轨道变得倾斜而扁长。随着引力聚焦的减弱，大型星子也更难撞上小型星子。一旦有一颗较大星子吸积掉周围的所有大型物体，它的生长难免就会减慢，因为它随后还要去追逐更加难以捉摸的小星子。

这时，一种新的模式建立起来了。太阳星云的各部分都被一个大型星子统治着，这颗星子已经将它的对手吸收了。由于它们之中至少有几个最终将变成真正的行星，所以这些大物体被称为行星胚胎。动力摩擦让行星胚胎沿着近圆形的轨道运动，并且很少接近彼此。两颗行星胚胎只有在少数情况下才会相遇，它们的引力很快会使它们融合在一起，或使它们快速经过彼此并再次远离。

每个行星胚胎都在一群星子里运行，这个范围成为该行星胚胎的引力俘获区，它会吞食掉所有过于靠近它的星子，因此会增大。星子同样会相撞，但它们的速度非常高，所以很少结合在一起，而是分开。天文学家玩世不恭地将其称为寡头式生长，源自少数人统治多数人的政治制度（图9-2）。

图9-2　寡头式生长。随着较大行星胚胎的生长，它们有了各自掌管的引力俘获区，通过吸收附近比它们小的星子而长大

寡头式生长是一个自我调节的过程。假如有一颗行星胚胎由于吸积过多星子而成长过快，其强大的引力会迅速地搅动引力俘获区里星子的轨道。星子相撞的概率变得越来越小，寡头式生长也随之停止。因此，相邻行星胚胎的生长速度相近。由于行星胚胎的大部分质量都来自其引力俘获区，所以太阳星云里不同部分的行星胚胎的成分也各不相同，它们的成分反映了它们所在区域的星子的构成成分。(www.xing528.com)

计算机模拟显示，从星子开始大量出现时算起，寡头式生长的持续时间约为100万年。只要寡头式生长没有结束，行星胚胎就会不断增大，而星子则减少。相近行星胚胎之间的引力相互作用也会随着时间变得越来越强，而星子造成的动力摩擦则减少。最后，行星胚胎之间的引力大到动力摩擦也无法约束它们的地步，这时，它们之间的摄动力就会使它们的轨道变成椭圆形的倾斜轨道，远离它们的引力俘获区。随着行星胚胎和星子之间的引力聚焦大幅度减弱，寡头式生长也至此结束。到这个阶段，行星胚胎已经清空掉它们附近几乎一半的物质。然而，行星胚胎仍然只有月球或火星般大小，而这距离它们变成像地球和金星一般大小的行星仍有一段时间。

现在，行星的形成进入最后一个漫长的阶段，这个阶段由漫长的不活跃期夹杂着几段短暂的重创期组成。随着行星胚胎的轨道开始相互交错，它们之间发生碰撞将在所难免。但是，行星胚胎倾斜而扁长的轨道意味着引力聚焦非常小，所以碰撞事件并不多。行星胚胎的近距离接触继续改变着它们的轨道，时不时地将它们拉近或拖离太阳。在这个阶段，行星系中仍然存在着大量星子。它们的轨道同样是倾斜而扁长的，这些星子后来都被行星胚胎清空了。这一时期发生的碰撞事件抹去了部分寡头式生长期造成的成分差异。

行星胚胎强大的引力意味着它们与其他天体的相撞一般都会导致少量尘埃融合，这一过程只会逸出相对较少的碎屑。有时，行星胚胎运行速度过快或斜着碰撞，则无法形成一个整体。在这种情况下，行星胚胎会相撞，滑过彼此，然后再分开，逃离，并在这个过程中交换物质。行星科学家将该类碰撞称为“逃逸碰撞”。

哪怕是它们结合在一起的情况，行星胚胎一般也都是以一个角度相撞，而不是正面相撞。它们携带的动量被转移到了新生的天体上，让该天体绕着一个轴快速自转，轴的角度与行星入射轨迹有关。行星刚形成时，它们的自转速度可能很快，每几小时旋转一次。有些可能受到最近的一次大碰撞的影响，会侧身旋转。

计算机模拟显示，地球花了约一亿年时间才达到目前的大小，并清空掉它附近的所有剩下的星子。这个时间长度几乎和利用放射性同位素计年法得出的估值一样。随着行星胚胎相互结合在一起，吸收掉剩余的星子，或将它们驱逐到太阳中或外太阳系，内太阳系发生碰撞的次数逐渐减少。