1.地球的起源

太阳形成之后，周围剩下了盘状的尘埃气体云，太阳系里的行星都是在这个原行星盘中形成的（图1-3）。目前普遍认为，行星是从尘埃颗粒开始，经“吸积”形成的。所谓“吸积”是指很小的尘埃颗粒通过碰撞，形成较大的颗粒，这些大颗粒碰撞形成更大的团块，这些团块通过碰撞形成更大的、直径为数十千米的天体（星子）。这些星子在接下来的几百万年中不断碰撞，以每年几厘米的速度逐渐变大。

图1-3 早期的太阳系

内太阳系（小行星带以内的区域），也就是距离太阳4 AU（AU，天文单位，定义为日地平均距离，1 AU≈1.5亿千米）以内的区域过于温暖，以至于易挥发的物质如水和甲烷分子等难以聚集，所以那里形成的星子只能由高熔点的物质形成，如铁、镍、铝和硅酸盐。这些石质天体会成为类地行星（水星、金星、地球和火星）。但这些物质在宇宙中非常稀少，大约只占星云质量的0.6%，所以类地行星不会长得太大。类地行星胚胎在太阳形成十万年后长到0.05倍的地球质量，然后就停止聚集物质。随后，这些天体相互撞击合并，长到今天的大小。地球就是这样形成的。

类木行星（木星、土星、天王星和海王星）形成于太阳系“雪线”（介于火星和木星轨道之间）之外，这些行星所在的区域通常被称为外太阳系，那里冷到足以使易挥发的物质保持固态。构成类木行星的冰要比构成类地行星的金属、硅酸盐丰富得多，使得类木行星的质量可以大到俘获氢和氦这些最轻和最丰富的元素。

木星、土星、天王星和海王星这四个类木行星在所有环绕太阳的天体质量中所占的比例可达99%。天文学家认为木星刚好处在雪线之外的地方并不是偶然的。因为雪线处聚集了大量的水，加快了轨道上尘埃颗粒的速度，阻止它们向太阳落去。雪线起到了一个壁垒的作用，导致物质在距离太阳约5 AU处迅速聚集。大量物质聚集成一个大约有10倍地球质量的星胚，然后开始通过吞噬周围星盘中的氢而迅速增长，只用了1000年就达到150倍地球质量，并最终达到318倍地球质量。土星质量小很多可能是因为它比木星晚了几百万年形成，当时所能用的气体少了很多。经过几千万年后，年轻的太阳释放出的太阳风把尘埃、气体从原行星盘中清除，吹到星际空间中去，这时行星就停止生长了。