位於獵戶座的馬頭星雲，當中包含了不少製造星體的原材料。 網上圖片剛剛過了元宵佳節，但天公不作美，當天晚上好像見不到皎潔的明月。不過，不知道大家在仰望天空、尋找月亮的時候，有否順勢將思緒放諸太空之中，想一想我們身處的太陽系？這些由數顆星球圍繞一枚星星的行星系統，一般來說是如何形成的呢？今天就來探討一下這個課題。
萬有引力造星系 殘留物料成行星
太陽系如何形成的理論，可追溯至18世紀德國著名哲學家康德。他指出，太陽系可能是出生於一大團「星雲」之中：這樣的星雲包含大量的氣體和塵埃，正好就是製造星體的原材料。這些「星雲物料」受着萬有引力的影響，自然會互相靠攏，以致從外看起來，這團星雲就在逐漸收縮。這樣的收縮過程，許多時候還伴隨着旋轉：星雲在一邊收縮，一邊旋轉。這種旋轉的情況，就好比意大利薄餅師傅高速地轉動麵團：最終麵團就會變成扁扁平平的，正好就是我們熟悉的太陽系的形狀。這個理論的一個吸引之處，就是成功解釋了太陽系的形狀。
那麼太陽系中的太陽和其他的行星，又是如何形成的呢？其實在太空之中，最有效去塑造各種事物的還是萬有引力：收縮中的星雲的中心部分，氣體、塵埃的密度特別高；如果這些「材料」的數量足夠，它們就可以收縮成發熱發亮的星星，也就是為我們帶來光芒、溫暖的太陽了。中央的星星形成以後，應該還有一些殘留的星雲物料：這些剩下的氣體、塵埃再在不同的地方收縮靠攏，就慢慢變成其他的行星了。
這也解釋了為什麼太陽系中的星體大多向着同一方向運行：還記得形成各個行星的材料，本來就是在同一團星雲之中一起旋轉的嗎？這些物料在慢慢變成行星的時候，自然也會傾向維持向同一個方向移動。
木星體積龐大 全靠早期「食飽」
不過，常言道「魔鬼在細節」，縱然這個理論聽起來不錯，但是在深入探究的時候，還是有一些不太完善的地方。比如說木星是繼太陽之後在我們太陽系中最大的星體，在太陽系形成的時候，應該吸納了大部分太陽沒「用得上」的「星團材料」。不過最初的估算，認為木星要吸納足夠的材料，可能需要用上好幾百萬年的時間；與此同時，我們亦要考慮這些「星團材料」的去向：氣體可能會向四方散去，塵埃會被吸向中央的太陽，因此它們只會在一百萬年至一千萬年之間逗留在太陽的周圍，而早期的木星，就要在這段時間之中「迅速行動」，盡快吸納這些材料形成現今的木星。
現今觀測技術、天文望遠鏡、數據處理的先進發展，容許我們更清楚地觀察更多行星系統。這些不同的觀測結果，為這個星系形成理論提供了不少有用的資料，但也帶來了挑戰。例如在許多其他「太陽系」之中，我們也發現了跟木星類似的大型行星。不過這些「木星」與它們的「太陽」的距離，卻可以大不相同：有些的距離十分遙遠，有些卻十分貼近，只需幾天就可以圍繞它們的「太陽」公轉一圈。因此在整理相關的理論時，我們還需考慮如何解釋這些在不同位置的行星是如何形成的。
憑藉現今的觀測技術，我們已經可以清楚地觀看到行星形成的過程。擁有如此大量的數據，相信我們對這方面的理解，能夠在短期之內有長足的發展。
■杜子航 教育工作者
早年學習理工科目，一直致力推動科學教育與科普工作，近年開始關注電腦發展對社會的影響。