本文基于回答网友这样一个问题:宇宙那么大,大部分行星都是石头,问题来了,石头又是从哪里来的?
这个问题本身就犯了先入为主的错误。宇宙是很大,大得迄今为止科学界也不知道有多大,只知道可观测宇宙半径约465亿光年。但宇宙大部分行星都是石头这个论断就大错特错了。要说清楚这个问题,就需要先了解宇宙形成过程和元素丰度。
宇宙起源和元素丰度简介
标准宇宙模型认为,宇宙起源于138.2亿年前的奇点大爆发。奇点是一个无限小的能量点,爆炸开始温度无限高,密度无限大;但爆炸1秒钟内,就产生了夸克、胶子、轻子、中子、质子、电子等粒子;爆炸10秒钟内,质子、中子就结合成了原子核。
因此,宇宙中的所有物质都是由能量转化而来的,符合爱因斯坦创立的质能方程:E=MC^2。但宇宙初创时期,极端高温、高压和高密度,电磁波和光都无法溢出,宇宙处于不透明的黑暗时期,电子也无法与原子核结合成原子。
一直到爆炸发生38万年后,宇宙温度降到了3000K,密度也大大降低以后,光子才得以脱耦而出,发出宇宙诞生以来的第一缕光,电子也与原子核结合诞生了中性原子。
宇宙元素是从最简单开始的,最早的原子只有氢和氦,还有极少量的锂。这几种元素在元素周期表里排在前3位,原子核中分别只有1、2、3个质子,围绕着原子核运动的电子也只有1、2、3个。它们在宇宙中质量丰度(比例)为:氢占76%,氦占24%,锂极少,约占0.00000006%。
这些数据当然不是信口开河,已经从测量宇宙大爆炸留下的余烬中得到答案,人们把这些余烬称为宇宙微波背景辐射,这种无处不在的辐射正是宇宙大爆炸38万年后发出的第一缕光的残留。
宇宙形成初期,这些元素在万有引力作用下,相互吸引凝聚成分子云,这些分子云不断聚集,越来越大,越来越紧密,就渐渐形成了恒星和星系。恒星是宇宙中可见物质的最主要组成部分,以等离子态的形式存在,宇宙中等离子体占可见物质的99%以上。
因此,宇宙可见物质中最多的是等离子态物质,而不是石头。
所谓可见物质,是现代天体物理学认为,组成宇宙的总质能中,暗能量占据了68.3%,暗物质占据了26.8%,可见物质,包括恒星、星云、光子、中微子等加起来只占有4.9%。暗能量和暗物质由于不会与光(电磁波)发生吸收、反射等任何作用,因此我们无法看见。
宇宙初期除了氢和氦以及微量的锂,没有其他元素,是随着恒星核聚变不断将轻元素融合成重元素,元素的种类才渐渐多了起来。大质量恒星演化晚期会发生超新星大爆发,在极高温度和压力下,就能聚合出更重的元素;宇宙中的重大天体事件,如中子星相撞、白矮星爆发等,都会形成重元素,最终才形成了现在已知的118种元素。
虽然现在宇宙中元素种类已经很多,但整个宇宙元素丰度依然是以氢和氦为主,占比依然达到99%,其他重元素加起来只有约1%。组成石头的主要元素不是氢和氦,这就是宇宙中行星不可能以石头为主的原因。
太阳系的石头行星有多少
太阳系由一颗恒星和八大行星以及许多小天体组成,太阳是太阳系唯一的恒星,是银河系约4000亿颗恒星中一颗中小质量的恒星,叫黄矮星,质量约为1.989*10^30千克,占据了太阳系总质量的99.86%。也就是说除了太阳,其余八大行星加起来只有整个太阳系质量的0.14%,更小的天体基本忽略不计。
在八大行星中,有4颗类地行星和4颗类木行星。类地行星靠近太阳,从里往外数为水星、金星、地球、火星;类木行星由近及远为木星、土星、天王星、海王星。所谓类地行星就是像地球这样以岩石为外壳的行星,也叫岩石行星;类木行星就是像木星这样以气体为主组成的行星,也叫气态巨行星。