地球上怎么会充满了铁、氧气和其他生命的成分?这一切都始于一团尘埃聚集到足够大的质量，在重力作用下坍塌，正如天文学家詹姆斯·金斯所预测的那样。
在这篇摘自《叛逆之星:解开太阳之谜的探索Colin Stuart解释了我们所知的将气体云和尘埃云转变成太阳系的非凡过程。
我们是如何走到这一步的
今天，天文学家们对于太阳形成的基本步骤已经达成了广泛的共识。大约46亿年前，太空中有一个直径约65光年(620万亿公里)的气体云和尘埃。它开始收缩，直到达到临界点，詹姆斯·金斯告诉我们，不可逆转的崩溃是不可避免的。
随着它继续缩小和加速旋转，云分裂成许多部分。其中一个碎片直径约3光年，将成为太阳及其家族的轨道行星。它包含了现代太阳系的所有成分。
虽然不是所有的原子都以现在的形式存在，但构成土星环和火星卫星的原子结构已经存在;每一本书的每一行墨水，每一场战役的每一滴血;每一只嗡嗡的蜜蜂，每一朵生长的花朵，每一只歌唱的鸟儿;毕加索的油画和丘吉尔的雪茄;你的头发，眼睛，牙齿。
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大约用了10万年——一个天文数字的心跳——云才完全坍塌。在这段时间里，它变小了2000倍。气体分子之间的碰撞越来越有规律，温度和压强都以同样的速度升高。
一个密度大、温度高的球体叫做原太阳出现在云的中心。就像人类的胎儿一样，它还没有完全成形。变得更加紧凑增加了它的旋转速度以保持角动量。落向原恒星的物质被抛向了原恒星周围的轨道，形成了一个原行星盘，延伸到现代地日距离的1000倍。
这颗年轻的原太阳还需要5000万年的时间才能成长为照亮今天太阳系的恒星。在这个狂野的孩子阶段——也许类似于人类的青少年时期——它变成了天文学家所说的t -金牛座恒星。
当时，旋转至少两倍，使得少量的太阳将大量的高能量辐射带入太空，其脸上骑着巨大的太阳黑子。猛烈的风从它的表面咆哮着远离它的表面，从杆子爆发了高速材料的双喷射。
这是角动量被认为从原恒星转移到周围的圆盘的一种方式，它开始减慢自己的旋转速度。
同时，光盘中的材料已经开始丛生。首先，静电力将小盒子粉末一起绘制在一起形成微小的鹅卵石。然后重力接管，再次将鹅卵石碰撞，最终将它们变成几百米的巨大巨石。
他们反过来互相打击，创造强大的行星，高达10公里的宽度。这些构建块的组成取决于它们形成的位置。靠近ProTosun，大多数材料只是蒸发的那样热。可以在地狱中存活的唯一元素是具有超高沸点的元素，例如铁和镍。
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最终，几百个重，岩石金属原理原理漫游内阳系统。进一步的碰撞将它们转变为四个地面行星，由Moons和小行星点缀 - 天文脱落。
在离高温更远的地方，温度骤降至冰点以下，水、甲烷和氨冰的分子形成并碰撞，形成冻结物质的核心。在几百万年的时间里，一些质量是地球四倍的冰冷物体被困在离原太阳超过10亿公里的地方。
它们也发生了碰撞，并吸引了原始星云中残留的一些气体，形成了太阳系外的四颗巨行星。2019年，日本国家天文台的有松高(Ko Arimatsu)领导的一组天文学家发现了一个救命稻草星子在海王星轨道之外仍然完好无损。
剩下的更小的冰块现在都是在我们附近寒冷的郊区巡逻的彗星。年轻的太阳的强风清除了大部分剩余的气体和尘埃，留下了一个新生的太阳系。这些阵风如此猛烈，以至于可以阻止附近其他恒星的形成，天文学家在2019年首次在猎户座星云中发现了这一点。
随着时间的推移，这些新行星在位置上相互竞争，将一些原行星逐出了太阳的引力控制之外。其他人互相撞在一起。就在地球形成1亿年之后，它突然被一颗火星大小的原行星撞了个正着。由此产生的碎片散落在轨道上，最终合并形成了我们的月球。
为什么会这样?
这是一个奇妙的故事，但缺少一个关键的情节点:是什么促使星云一开始坍塌?
由于最近对小行星物质的分析，我们可能已经找到了答案。这些岩石和金属块是星子的残余，在行星形成之前就存在了。有时它们以陨石的形式落到地球上，提供了一个无价的时间胶囊，科学家可以通过它了解太阳系的过去。
对于天文学家来说，一颗小行星就像古生物学家的化石一样——它包含着历史的秘密。这些小行星和陨石中最古老的物质已经有46亿年的历史了，这就是天文学家能够估计形成太阳系的星云聚集在一起的时间。
它们还含有短期放射性物质的证据同位素- 熟悉的化学元素如铝和铁的罕见版本。服用铁-60。铁（Iron-56）的普通原子含有二十六个质子和三十个中子在其核中，共于56个。
铁60有26个质子和34个中子，使它重而不稳定。为了稳定这种情况，它的一个中子变成了质子，把铁60原子变成了镍60原子。如果让一块铁60单独存在260万年，它的一半原子将经历这种变化。
在2100万年之后，超过99%的人会这样做。由于太阳系已经有近50亿年的历史，任何铁60元素早已从小行星上消失。然而，稳定的镍-60却被腐蚀成了遗骸。
2017年，华盛顿特区卡内基科学研究所的一组天文学家分析了一组被称为碳质球粒陨石的陨石。他们找到了足够的镍60大量的铁60存在当陨石的母小行星形成时。
宇宙可以生产大量铁-60的许多方式。众所周知，当大规模的恒星死于灾难性的爆炸中时，它会产生超新星．
所以卡内基团队的发现暗示了一颗或多颗超新星在太阳附近爆炸。这可能发生在太阳已经形成的时候，注入了一个现有的铁60盘。
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但如果它发生在太阳形成之前，那么冲击波就会压缩云团，使其越过牛仔裤不稳定性的边缘，并使其走上一条确定的道路，从而创造出离我们最近的恒星。
这意味着我们都是相互联系的。宇宙是一个巨大的回收站:昨天的恒星被搅拌成明天的行星。这也可以解释为什么这个太阳系最终会有生命存在。
只有最重的明星就能去超级赛。因为他们的生活的最后一部分，他们的核心中的元素建设活动狂热。碳成为氮气，使其变成氧气。最终，硅被粉碎成铁，在其自身重量下触发超新星作为星形扣。
爆炸将这些元素输出到太空中，在那里它们与周围材料混合以形成巨大的星际云 - 星云。您正在呼吸的氧气和红细胞中的铁，目前正在渡过身体周围的氧气，是在恒星内进行的。
太阳星云布满了恒星爆炸的弹片，这些重元素丰富了它。最终，当太阳原行星盘中的物质在重力作用下聚集在一起时，其中一些最终成为了地球的一部分。
在我们的星球形成后不久，一些未知的过程将这些元素变成了最初的生命形式。如果没有超新星，我们根本就不会在这里。没有碳，没有氧，没有铁。
正如美国天文学家卡尔·萨根(Carl Sagan)曾经说过的，“我们都是由恒星物质构成的。”这是生命的轮回，在最壮丽的舞台上上演。一颗恒星的消亡导致另一颗恒星的诞生。
《叛逆之星:解开太阳之谜的探索科林·斯图尔特(Colin Stuart)的书(售价16.99英镑，迈克尔·奥玛拉图书公司(Michael O’mara Books))现已出版。
作者
科林·斯图尔特是一位天文学作家和演说家。
