为什么木星会那么大？原因就是：它捡了一个“大便宜”

在太阳系八大行星中，木星堪称是“行星之王”，其巨大的质量，相当其他七颗行星总质量的大约2.5倍，为什么木星会那么大呢？原因简单来讲就是：在太阳系形成之初，它捡了一个“大便宜”。

根据科学界的主流观点，太阳系诞生于一片巨大的分子云，这被称为“太阳星云”，在大约46亿年前，某种外力的扰动（可能是邻近的超新星爆发）破坏了其内部的引力平衡。

在此之后，“太阳星云”就开始发生引力坍缩，星云中的物质不断地向其引力中心聚集，随着这个过程的持续，其中心的密度和温度也越来越高，最终点燃了核聚变，于是一颗全新的恒星——我们的太阳——就这样诞生了。

太阳的诞生消耗了星云里绝大部分的物质，但不是全部，而剩下的“边角料”则在引力的作用下，围绕着新生的太阳旋转，形成了一个扁平的盘状结构。

这种被称为“原行星盘”的结构，其实就是孕育出太阳系八大行星的温床，简单来讲，其中的物质会不断地“合并”，像滚雪球一样越来越大，最终形成了行星。

按照常理来讲，这个“原行星盘”的物质分布，应该是越靠近中心的太阳越密集才对。所以离太阳更近的内侧区域，物质密度应该更大，进而能滚出更大的“雪球”，形成更大的行星。

可现实呢？恰恰相反。太阳系内侧的四颗行星都是“小个子”，而外圈的几颗行星却是“大个子”。为什么会这样呢？要理解这个问题，我们得先了解一下在“原行星盘”里，物质是怎么“合并”在一起的。

正如前文所言，行星的形成就像滚雪球。其过程简单来讲就是，先是微小的固体物质通过碰撞和静电吸引彼此，变成一小团，小团再粘上其他的小团，慢慢变大，当质量增加到一定程度时，就可以通过引力吸积周围的物质，直到最终形成行星。

也就是说，固体物质是行星形成之初的重要材料，固体物质越多，行星的形成效率就越高，然而在“原行星盘”的内侧区域，很多物质都无法保持固态，原因就是，由于距离较近，太阳释放出的热量足以让这里的水、氨、甲烷等等挥发性物质都变成气体。

而在这里能够保持固态的，只有那些熔点更高的“硬骨头”，比如硅酸盐、铁、镍等，为方便描述，我们可以将它们称为岩石和金属，这些物质在整个“太阳星云”里，含量其实非常稀少，大概只占了总质量的0.5%左右。

更糟糕的是，年轻的太阳还会吹出强大的“太阳风”，也就是高速的带电粒子流，它们会不断地把“原行星盘”内侧的那些气体物质向外“吹”。

所以形成于“原行星盘”内侧的行星就面临着一个尴尬的处境：能用来“滚雪球”的固体材料本来就少得可怜，而大量的气体材料又被“太阳风”无情地吹走。在这样的情况下，它们自然就长不了多大，最终只能形成我们今天看到的这几颗“小个子”行星。

现在，让我们把视线从向外移动。随着距离太阳越来越远，温度也会逐渐下降，当远到一定距离时，那些被太阳烘烤成气体的挥发性物质，就会重新凝结成固体的冰晶。这种“刚好能让挥发性物质凝结成固体”的温度边限，就被称为“冻结线”（frost line）。

由于“太阳星云”中的挥发性物质主要由氢、氧、碳、氮等元素组成，而这些元素的总量远高于构成岩石和金属的元素，因此在“冻结线”的外侧边缘，除了那点岩石和金属外，还多出了数量庞大的、由挥发性物质凝结而成的固体冰晶。

所以我们不难想象，如果有一颗行星正好在“冻结线”的外侧边缘形成，那它就捡了一个“大便宜”，因为在这里，它不仅拥有“本地”丰富的固体物质，还把这些从内侧长途跋涉而来的“外地物资”也一并笑纳了。

由于不同物质的凝固点也不一样，因此“冻结线”其实是一个距离范围。根据科学家的推测，“冻结线”的范围大约是距离太阳4至5个天文单位，而木星正是形成于“冻结线”的外侧边缘，这也就意味着，捡到这个“大便宜”的，正是木星。

正是因为如此，在太阳形成后的大约300万年时间里，原始的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，在此之后，木星就正式走上了它的“王者之路”，因为此时它的引力，已经强大到足以始捕捉并束缚氢和氦，而在“太阳星云”中，氢和氦占据了总质量的大约98%。

这一下，木星的成长模式彻底改变了，它进入了一个被称为“失控气体吸积”的疯狂阶段。

其过程可以简单地描述为：原始的木星不断吸积氢和氦，质量随之增加，引力也变得更强；更强的引力又使它能够更高效、更迅速地从周围环境中吸积更多的氢和氦，质量进一步增加，引力进一步增强……如此循环往复，形成了一个正反馈的“失控”过程。

此时的木星，就像一台宇宙级的超级吸尘器，疯狂地吞噬着周围的气体，而在太阳风的推动下，太阳系内侧的大量氢气和氦气还在持续向外扩散，为木星提供了源源不断的原料……

这样的情况就使得木星的质量迅速增加，根据科学家的推测，木星可能仅用了几百万年，便积累了其绝大部分的质量，成为了我们今天所见的这颗庞大的气态巨行星。

当然，木星的“胃口”再大，也不可能把“冻结线”以外的所有物质都“吃干抹净”，在它更外侧的轨道上，土星、天王星和海王星也同样受益于“冻结线”的馈赠，它们也各自形成了一个比地球大得多的核心，然后，它们也开始吸积氢和氦，成长为巨行星。

只不过，它们没有木星那么幸运。一方面，它们距离太阳更远，那里的物质本身就更稀薄一些，“原材料”的供应不如木星的“地盘”那么充足，另一方面，木星这个“大哥”实在是太霸道了，它已经抢先一步，把大部分从“原行星盘”内侧扩散出来的，以及它轨道附近物质席卷一空。

所以，土星虽然也成了一个庞大的气态巨行星，但质量还是比木星小了很多，而更远的天王星和海王星，它们能分到的“残羹”就更少了，它们的核心虽然也很大，但捕获的氢和氦相对较少，所以它们的体型更小一些，由于其冰晶的成分（如水、氨、甲烷）比例更高，因此它们也被称为“冰巨星”。