为什么太阳系行星有的是固态有的是气态

太阳系的8颗行星从状态上大致可以分为两类：一类的表面是坚硬的岩石，以地球为代表，称为类地行星；另一类的表面是浓密的大气 ，以木星为代表，称为类木行星。 它们之所以会形成这样的状态， 要从太阳系的起源和演化谈起。

行星婴儿期

当代的天文学家认识到太阳与大多数恒星一样， 起源于被称为巨分子云的星云。这类星云的主要成分是氢分子，并含有质量约1%的尘埃，散布着磁场；它们的直径约50-300光年，质量达十万到两百万倍太阳质量，它们的温度一般不超过10开尔文。在它们内部、散布着纤维状、团块状和稠密核的结构。稠密核的直径从十分之几光年至十多光年，相应的质量从一到上万倍太阳质量。

星云内稠密核的质量较大，成为引力吸引中心，吸引着大量周围的物质向它下落；核心物质增多，引力增强，因而收缩。随着收缩，核心温度上升，并增大气体压力；压力与引力达到平 衡，形成一个平衡的核心。一个个分立的核心与它周围一大片星云物质使巨分子云分裂。每一个核心产生时的质量很小，只有约1%太阳质量，但直径大到几个天文单位，大致为火星轨道半径。它们是形成 恒星的种子，称为恒星胎。由此可见，从巨分子云里诞生的恒星通常是“多胞胎”，成百上千颗恒星可能同时产生。

观测发现，年轻恒星通常存在于分子云或其附近，大量的年轻恒星在巨分子云里诞生，它们是恒星的产房。例如猎户星云里的恒星形成区，距离太阳约1500光年，构成了 一个年轻天体和弥漫物质的庞大复合体。这个复合体在最近一千万年里产生了成千上万颗恒星。

恒星胎继续吸引着周围物质，它的质量快速增大，温度持续上升，但仍能随时保持平衡。当其内部温度上升到2000开尔文时，氢分子离解成为氢原子，导致平衡核变得不稳定，从而收缩，收缩到大小类似于太阳，再度达到平衡状态，这个核心被称为原恒星。

原恒星还不是正常恒星，因为它的内部还没有开始核反应。它也能生热发光，不过是由 引力能产生的。在原恒星的强大引力下，星云物质继续暴雨般地下落，在它的周围形成一个吸积盘。物质先落入吸积盘，随后逐渐落到中央的新生恒星上去。这个吸积盘能达到很高的温度，也有很强的磁场，因而也能产生喷流，活脱脱就是超大质量黑洞周围吸积盘的微型版。

随着原恒星的演化，其周围的气态物质终于被吸收殆尽，原恒星周围的吸积盘不再能获得补 给，物质逐渐冷却，喷流消失，成为日后构筑行星的材料，这时残余的吸积盘就成了原行星盘。原恒星继续慢慢地收缩， 终于在1000万~1亿年（取决于质量，质量越小，时间越长）之后，把其内部温度提升到1000万开尔文，足以点燃稳定的氢核聚变反应。这时，恒星成为一颗正常恒星。我们的太阳正是经历了这样一个过程才从太阳星云中脱颖而出。

行星的形成

在太阳形成的同时，其周围一定范围之内的区域，其实也在进行着和太阳形成早期一样的星云物质聚合过程，在太阳系内，应该是形成了众多那样的“核心区域”，都有着较大的质量，都有着许多星际物质围绕其运行的情况。只不过太阳那个核心区域太大了，所吸引的星云物质占据了极大的比重，相对来说，其它区域的“核心区域”规模就小很多。

虽然这些核心区域规模较小，但也持续不断地发生着星际物质的碰撞和聚合的过程，中心温度也越来越高，而且一些核心区域也在引力的作用下进行着“零存整取”，互相之间也有几率相互碰撞和整合，于是逐渐在太阳这个绝对核心的周围，形成了若干个规模相对较大的核心区域，在引基础上产生了温度很高、密度很大的固态行星体，这些固态行星又慢慢演化为各个行星的固态内核。

之所以会最后形成不同类型的行星，原因在于固态内核形成之后，依靠万有引力所吸引周围星际物质的不同所致。刚才提到了，虽然太阳形成的时候，其核心规模很大，所吸引区域星云物质的占比极大，但是在太阳系这一大片区域之内，仍然有一些星云物质没有被其引力所捕获，而是围绕着太阳作周期性的运转，这些星云物质成为了其它行星形成以及壮大的物质基础。

太阳诞生以后，由于核聚变反应，向外释放着大量的光和热，其中就包含着以大量带电粒子所组成的高速粒子流，它们以每秒200-800公里的速度向外辐射运动，这些等离子流被我们形象地称为“太阳风”。在太阳风的“吹拂”下，氢、氦等质量较轻的气体被送到距离太阳较远的地方，于是在太阳系外围的那些行星固态内核，从星际空间中所捕获到的物质，后期都是以气体为主，于是形成了浓厚的大气层，继而在巨大气压的作用下，下部的气态物质被压缩成液态，表面呈现气态，气态行星就这样形成了。而在距离太阳较近的轨道，那些行星的固态内核只能吸引较重的一些元素，逐渐聚合成固态行星。

最后，在太阳星云的外部区域，距中心数十至数百天文单位的盘最外边缘处，物质变得更加稀薄，星际分子、颗粒和冰都存在。我们正是在这里发现了较 小的冰态天体，诸如矮行星、其他各个柯伊伯带天体以及数以亿万计的彗星。

以上是传统的太阳系形成学说。20世纪90年代以来，系外行星被发现，其中出现了一些被称为“热木星”的靠近恒星的热气态巨行星。于是，天文学家对上述学说做了重新审视。有人提 出，太阳系的木星可能在离太阳3天文单位的雪线处形成，由于受到气体盘内当时还相当稠密的物质的阻尼，并在太阳的引力作用下，向内迁移到1.5天文单位。它始终在不断地掠取物质，增加质量。后来在巨大的潮汐力的作用下， 为了平衡角动量，再向外迁移到5.2天文单位处，终于 “定居”下来。