地球的“守护神”，如果没有它，地球可能根本不会出现

在太阳系八大行星之中，木星是当之无愧的“老大”，它这一颗行星的质量，就大约是其他七颗行星的总质量的2.5倍之多，对于地球来讲，木星强大的引力场就像一道天然的屏障一样，能够在很大程度上降低自身遭到小天体撞击的风险，也正因为如此，木星也被誉为地球的“守护神”。

引人注目的是，一项发表在《科学进展》上的研究表明，木星对地球的意义，可能比我们想象中的更加重要，因为在太阳系诞生之初，如果没有它，地球可能根本不会出现。下面我们就来具体了解一下这到底是怎么回事。

根据科学界的主流观点，太阳系形成于一片巨大的原始星云在大约46亿年前的引力坍缩，在此过程中，太阳首先在星云中心形成，余下的物质则形成了一个围绕着太阳旋转的盘状结构，这被称为“原行星盘”，在接下来的时间里，其中的物质通过相互吸积，逐渐形成了现在我们看到的各大行星。

其形成过程可以简单描述为：最初的微小固体颗粒在相互碰撞和静电作用下逐渐黏合，先汇聚成较小的团块，接下来，这些团块会不断地相互合并，逐渐形成越来越大的团块，当其质量大到一定程度时，就可以通过引力大量吸积周围的物质，并最终成长为行星。

但问题是，从理论上来讲，在原行星盘的早期阶段，气体的密度很高，当固体颗粒在盘中运行时，它们的速度往往高于周围气体的速度（因为气体受到压力梯度的支撑，运行速度会略低于开普勒速度），从而导致固体颗粒会受到来自气体的强大阻力。

在这样的情况下，固体物质的角动量就会不断消耗，而角动量是维持轨道稳定的关键，一旦角动量损失，物质的轨道就会不可避免地衰减，从而形成一个被称为“内迁”的过程。

根据计算，这种“内迁”的速度极快，对于米级大小的物质团块来讲，它们可能在短短几千年的时间里就会从地球轨道的位置螺旋坠入太阳。

也就是说，如果这种“内迁”的过程没有被阻止，那在地球轨道附近，就应该不可能形成行星（因为时间不够），但很明显，这样的事情并没有发生，那么，到底是什么阻止了这个过程呢？是的，它就是木星。

科学家表示，木星最初形成于太阳系“冻结线”（frost line）的外侧边缘，在那里存在着大量的由挥发性物质（如水、氨、甲烷等）凝结而成的固体冰晶，给木星的成长提供了异常充足的“原材料”。

在这种情况下，木星就迅速成长为一个质量高达地球10到15倍的庞然大物，并因此具备了足以吸积氢气和氦气的引力，因为氢和氦是“原行星盘”中最主要的物质（占其总质量的大约98%），所以在此之后，木星就一发不可收拾，在短短的几百万年时间里，就成长为我们今天所见的这颗巨大的气态巨行星。

在研究过程中，科学家利用计算机模型重现了太阳系早期的动态演化，结果表明，在木星形成之前，原行星盘里的物质可以毫无阻碍地流向内侧，这正是上述“内迁”过程的关键动力，而在木星形成之后，情况就不一样了。

因为木星强大的引力，在原行星盘中“开辟”出了一道巨大的环状“沟壑”，这就像在其中修建了一座“引力大坝”，切断了原行星盘里的物质向内流动的路径。

对于正在其内侧形成的类地行星（包括地球在内）而言，没有来自外侧持续不断的气体供给，那股推动它们“内迁”的动力基本上就消失了，如此一来，它们就能够在一个相对稳定的环境中，以适当的大小形成，并运行在现有的轨道上。

不得不说，如果该理论成立，那作为地球的“守护神”，木星对地球而言就确实太重要了，如果没有它，地球可能根本不会出现。不过正如我们所知，科学讲究的是证据，那这个理论有没有证据支持呢？对此，科学家认为，证据应该就存在于陨石之中。

在已知的陨石中，有一类被称为球粒陨石，它们极为古老，被视作太阳系早期的“时间胶囊”，研究表明，在这些球粒陨石之中，有一部分形成得非常“晚”，比太阳系最早的固体物质晚了两三百万年。

另一方面，已知的陨石可分为碳质和非碳质两大类别，前者被认为代表内太阳系物质，后者被认为代表外太阳系物质，它们的同位素特征截然不同，仿佛来自两个互不往来的世界。

科学家认为，这两种现象都可以为上述理论提供支持，原因简单来讲就是，当木星在原行星盘中“开辟”出那道“沟壑”时，其外缘会形成一个高压区域，这会让那些原本应该向内流动的物质被困在那里，于是它们就在该区域缓慢地碰撞、融合，最终形成了那些“迟到”的球粒陨石的母体。

而这道“沟壑”也在空间中隔离了内太阳系和外太阳系的“物质库”，这使得两者的物质无法充分混合，各自独立演化，最终形成了截然不同的同位素特征。

当然了，这只是根据目前所知情况给出的合理推测，就目前的情况来看，相关的研究仍在进行之中，期待在未来的日子里，科学家能有更多的发现。

参考资料：The late formation of chondrites as a consequence of Jupiter-induced gaps and rings，Science Advances， Vol 11, Issue 43， DOI: 10.1126/sciadv.ady4823