其他行星系中星体的构成是怎样的？

天文科普
20年10月5日
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我是好人

其他行星系中星体的构成是怎样的？
当我们知道了太阳的基本化学成分，并意识到各星体及其之间的宇宙灰尘和气体的化学成分基本相同，并假设星体和气云在宇宙中占主导地位的时候（读者会在本书后面的章节中发现这一假设并非完全正确），我们也就把握住了有关这一问题的脉络。
我们可以将宇宙中的各天体成分分为四大类：
1．气体：两种最简单的元素氢和氦，在宇宙中占有 98％的比例。这两种元素均以气体形式存在。氢原子和氦原子都很轻，而且移动非常迅速。我们知道，原子的质量越小，温度越高，其运动速度也就越快。而原子运动越快，引力作用也就越难束缚住它们。这也就意味着，如果某个高温物体不具备很大的质量和吸引力，它就无法束缚住周围的氢原子和氦原子。而太阳的质量足以束缚住大气中的氢原子、氦原子及某些宇宙灰尘和气体中的其他原子。
如果温度较低，那么这种物体束缚氢原子和氦原子的能力将比它在高温状态下强得多，所以不必具备像太阳那么大的质量和引力。太阳系中的四大行星——木星、土星、天王星、海王星以及某些所谓“气体巨星”都属于这种情况。
上述事实说明，由于太阳和其他某些大型星体的主要组成部分是氢和氦，其密度只有 1.4 克/立方厘米也就不足为奇了。如果这些大型星体的内部未因压力作用而收缩，这一密度将更小。除上述星体之外，土星的密度也很小，这一点却是相当令人不解的。
2．冰：冰作为宇宙的第二种组成物质，在宇宙中所占的比重远远小于氢和氦。宇宙中的冰主要是由氧、氮、碳等元素与氢化合作用的产物，其中氢—氧结合生成水分子，氮—氢结合生成氨分子，碳—氢结合生成甲烷。水的冰点为 0℃以下，而甲烷的冰点比氨更低。当然，宇宙中的冰还来自碳—氧化合（一氧化碳和二氧化碳），碳—氮化合（氰），硫—氢化合（硫化氢）以及硫一氧化合物（二氧化硫）。
冰的分子结构比气体的分子结构要紧密得多，即使某些很小的物体并不具备束缚大量氢、氦原子的能力也能较轻易地束缚住冰，其中氦作为惰性气体，不与任何物质化合，因此完全不受束缚，而氢可以与其他元素化合成冰，因此可以被束缚。
“气体巨星”有可能含有冰，但其含量绝对小于氢和氦。而那些形体较小而温度较低的天体包括彗星以及一些卫星则主要由冰构成，“木卫三”、“木卫四”、“木卫六”和“海卫一”这四颗卫星就是其中典型的代表。
3．岩石：作为宇宙的第三类组成部分，岩石主要来自于硫与氧、镁及其他元素的化合作用。其含量小于冰，但它的分子结构极其紧密，从微观角度看基本不受引力控制。即使物理引力作用再强烈，也无法破坏哪怕是一小块岩石碎片的化学键。同时，岩石的熔点很高，从而能够存在于太阳附近。
结冰状物质的核心部分有可能是岩石，这些岩石对其构造也起到了某些辅助作用。这一事实可在某些大型卫星甚至彗星中得到验证。某些形体较小而温度较高的星体，例如水星和月球，都含有气体和冰，但其表面的绝大部分都被岩石所覆盖。而火星和“木卫一”也基本由岩石构成，它的温度低得足以产生二氧化碳和固态硫化物。此外，经计算，“木卫二”上冰和岩石所占的比例几乎是相等的。
4．金属：铁元素与其他金属的化合物形成了宇宙中含量最小的成分。金属的密度远远大于其他三种物质，因此它一般存在于星体内部。太阳系中许多星体上的岩石中都含有金属，但真正含有大量金属的星球只有地球、金星和水星。
总之，太阳系中的各个星体的构成虽然看起来各不相同，但都可说“脱胎”于相同的宇宙灰尘和气体，而所谓的“不同于一般”表现在其温度和质量上。