木星對我們的星球有多重要？

木星，一個常常被歌頌為偉大英雄的行星，它從宇宙入侵者們（比如小行星）的手下保護了身在太陽系內部的我們：假如說木星不複存在，地球可能每20萬年到30萬年就會被長達千米的巨大石塊撞擊一次。不過如果沒有另外一顆行星的話，我們可能壓根就不會存在，在我們歌頌木星的時候，常常會忘記這顆行星所做出的偉大貢獻，就算它可能是全銀河系最美的行星。

它就是土星，土星的質量“只有”地球質量的95倍，或者說只有木星質量的三分之一。但是正是因為在太陽系形成早期有土星的存在，才會有現在我們所知道的像水星，金星，地球，火星這些小型行星的存在。

一個有趣的現象是，在其他以恆星為中心的行星系中，那些與地球相似的行星通常擁有巨大的體積和質量，我們一般稱它們為“超級地球”，這些超級地球的質量可以達到地球的八十倍。那麽問題來了，和那些“超級地球”比起來，為什麽太陽系裡的岩質行星（比如地球）會這麽小？我們的太陽系裡為什麽沒有形成類似的“超級地球”？隨之而來的還有這樣的問題：在其他的行星系，大型的行星往往位於星系的內部，但是為什麽，在我們的太陽系裡，這些大型的行星（土星和木星）是位於太陽系外圍的呢？

為了回答這個問題，我們需要追溯到恆星最初形成的時候：恆星通常形成於氣體由於自身重量產生的坍縮，但是氣體只有在低溫的條件下才會坍縮（這一點非常重要，因為如果氣體處在高溫狀態，它們的壓力就會很高，也就無法坍縮），當氣體坍縮到一定程度之後，它們會坍縮得越來越快，它們的溫度也會越來越高。在不斷坍縮的過程中，它們所蘊含的能量將會以異塵餘生的形式擴散，同時它們會變的越來越密集——這就是恆星形成的過程。

包括太陽（中心）在內一系列恆星的赫羅圖例子。

一顆恆星形成後，一定會有一些物質因為沒有落入恆星中而存在於恆星周圍。我們稱之為塵埃和氣體。一般情況下，我們幾乎可以直接觀察到由這些塵埃和氣體構成的塵埃盤。在太陽系中，我們也幾乎可以直接觀察到我們“年輕”的恆星（形成於大約45億年以前）周圍存在的塵埃盤，而行星正是從塵埃盤中誕生的。離恆星越遠的氣體，溫度會越低，所以它們可以進行坍縮，而那些離恆星比較近的氣體由於溫度較高，則不能進行坍縮，這意味著氣態行星往往會在星系的外圍，或者說離恆星距離更遠的地方形成。隨之而來的是另外的問題：為什麽那些圍繞著別的恆星轉動的氣態行星會處於星系的內部？它們是怎麽去到星系內部的？

透過阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列首次觀察到位於金牛座HL的原行星盤

在這些氣態行星形成於塵埃盤的過程中，它們會在塵埃盤中運動，這意味著它們會不斷和塵埃盤中的物質摩擦，並在重力場中損失能量，然後向星系內部緩慢移動。所以它們不是徑向地朝內部移動，而是在圍繞恆星旋轉的同時向星系內部移動，直到它們到達一個不再有任何物質與它們摩擦的邊界。

一個原行星盤的藝術想象圖

現在，木星與太陽的距離是地球與太陽距離的五倍，土星離得還要遠一些。為什麽太陽系的內部只有這些小型的岩質行星？為什麽太陽系裡的氣態行星不是和其他行星系的氣態行星一樣處在行星系的內部？造成這樣的現象的決定性因素是什麽呢？

在太陽系形成最初的五百萬年，由於與塵埃盤的摩擦，木星在形成後就開始慢慢地向星系內部移動，同時，由於不斷將自己周圍的氣體拖入，木星在塵埃盤內“挖出”了一條縫隙。這些來自外界的氣體比木星內部的氣體擁有更快的速度。木星會加速自身內部的氣體，這會讓木星損失動力，並讓它向星系內移動；但同時，來自外部的氣體會讓木星重新加速，並讓木星朝星系外移動。分別來自內外部的阻力和動力會達到一種平衡，並決定木星的運動方向：假如說木星加速內部氣體損失的動力更多，木星就會朝星系內部運動；而如果被外界氣體加速獲得的動力更多，木星就會朝星系外移動。在移動的初期，行星往往會因為損失大量的能量而向內移動，木星也是如此。與此同時，土星也在塵埃盤中開始形成，並與木星一樣：吸收周圍的氣體，向內移動，在塵埃盤中“挖出”一條縫隙。木星與土星距離相當遠，以至於當木星圍繞太陽公轉三圈的時間內，土星隻圍繞太陽公轉了兩圈。但當它們開始對對方產生影響之後，它們便成為了不可分割的共同體。

至始至終都不斷有氣體和塵埃在木星和土星的表面流動，通過不斷吸收這些物質，木星和土星變得越來越大，在某個時刻，它們創造的縫隙開始重合。它們在塵埃盤中一起創造了一個巨大的縫隙，然後事情開始變得不一樣了：太陽系外圍的物質開始朝內部跌落，這讓一直向內運動的木星重新加速，並讓它們開始向太陽系的外部運動。木星一共穿過小行星帶（這個小行星帶位於現在木星軌道和火星軌道的中間）兩次，這讓小行星帶變得混亂，有些存在於太陽系早期的小行星甚至從外部被拋向了內部，它們撞上了即將在一億年後形成的地球，並且給地球帶來了水。

尷尬的是，假如土星沒有成為木星的“馴獸師”，木星只會不斷地的向太陽系內部行進，在這個過程中，它會耗盡塵埃盤內所有的物質，而不是給接下來一億年內會形成的小型行星們留下足夠的“材料”。土星在外側捕獲了木星的軌道並且拉著木星重新朝太陽系外側移動，可以說，正是它們的這種共同移動，才創造出了太陽系無與倫比的美麗。

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