褐矮星不屬于行星,它們是一種質量介于恒星和行星之間的天體,當其質量進一步增加到木星質量的80倍左右的時候,其核心就會啟動氕(H)的核聚變,從而演化成標準的恒星——紅矮星。
(注:氕和氘都是氫的同位素,氕的原子核只有一個質子,氘的原子核由一個質子和一個中子構成,在宇宙中的氫元素中,有大約99.985%都是氕)
由此可見,從理論上來講,就算是宇宙中最大的行星,其質量也不會超過木星質量的13倍,如果超過的話,它就會演化成其他類型的天體,而不能稱之為行星了,因此可以說,前文所言的那顆超級木星,其實已經接近這個質量上限了。
看到這裡,可能有人要問了:如果某顆行星的構成物質中沒有氫元素,那它豈不是就沒有這種質量限制了?
一顆星球的形成是一個由小到大的過程,首先是重元素(或者固體顆粒)不斷地凝聚,當其質量達到一定程度時,就可以通過引力來吸積更輕的元素,一切順利的話,其質量就會越來越大,引力也會隨之不斷增強,可以吸積的物質也就越來越多,在星雲物質足夠多的情況下,星球的質量就會迅速增長。
上圖為宇宙元素豐度表,按質量來計算,氫元素佔據了73.9%,氦元素佔據了24%,餘下的2.1%則是其它的元素,要知道恒星和行星都是形成于原始星雲之中,而原始星雲中的元素豐度其實與宇宙元素豐度等同,也就是說,在形成恒星和行星的「原料」中,氫元素永遠是占絕大多數。
這就意味著,宇宙中的那些質量達到一定程度的天體(不管是行星還是恒星),其物質成分必然是以氫元素為主的。那麼問題就來了,像地球這樣的岩石行星,為什麼沒有像氣態行星那麼多的氫元素呢?其實這與太陽有關。
地球形成的位置距離太陽較近,太陽的熱量會使其附近區域的氫、氦以及各種揮發性物質(如水、氨、甲烷等)只能以氣態的形式存在,與此同時,太陽釋放的恒星風還會不斷地將這些氣態物質「吹」
向更遠的地方,因此在這片區域中,只有較量的重元素能夠凝聚,這樣就造成了像地球這樣的岩石行星「先天不足」,其引力也就不足以吸積氫氣了。
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