“人类是星星之子！”这说法并不是艺术上的夸张，而的确有科学上的根据。人体内的碳、氧、钙、铁等元素，都是恒星演化的中后期产品。可以说，没有恒星的生长、死亡，就没有人或其他生物的存在。我们身体内的这些元素，以前都在恒星星体的内部逗留了相当长的一段时期。不仅如此，自从它们被产生以来，被恒星风，超新星（supernova）爆炸，行星状星云（planetary nabula）演化等过程散发至星际空间（interstellar space），在一亿年的时间尺度（timescale）之后，经过重力的凝聚，又重新进入了星体，重新参与和影响了新一代恒星的演化。由于银河系与宇宙的年龄很长（约136亿年和137亿年），这些元素有可能已经历了几代的星体。基于对已发现最古老陨石放射性元素的年代测定，最近一代的星际分子云约在46亿年前凝聚了我们现在的太阳系。

图8.1　金牛T型星HL Tau与原行星盘

天文学家认为，太阳系最初是由一个类似于金牛T型星（T-Tauri star）的结构形成的。图中央的金牛T型星是经过约十万年的引力塌陷时间形成的新发热星体。它被一个盘状结构环绕着，盘中的气体与尘粒物质处于一个重力与向心加速接近平衡的状态中，称为“原行星盘”（protoplanetary disk）。

根据天文观察，星际空间的气体（主要是氢和氦）与尘埃（包含着凝固的重元素）凝聚而形成了巨大分子星云（molecular cloud）。星云中的某些局部高密度区可以在约10万年的引力塌陷时间形成新的发热星体（称为“金牛T型星”），它被一个由气体与尘粒物质组成的盘状结构环绕着，称为“原行星盘”（protoplanetary disk）。原行星盘初期以气体为主，可存在约2000万年。随着辐射的增强和恒星风的产生，盘中气体会被吹散，剩下的尘土物质可以存在较长的时间，称为“碎片盘”（debris disk），有些可以存在数十亿年（见图8.1）。

形成太阳系的高密度星云区估计原有3光年大小，所形成的原行星盘直径达200天文单位（Astronomical Unit,AU），太阳系由此产生（注：1 AU=现今太阳至地球的平均距离，约1.5亿公里）。太阳经过了长约5000万年的金牛T型星阶段，中心的温度才足以引发氢核子的聚变，进入了缓慢的主序演化（main sequence evolution），太阳至今仍然处于这个阶段。

行星在原行星盘中诞生的过程，比太阳复杂得多；理论假设不少，但在观测上的信息与证据，至今仍是很零散。尤其是有关巨行星（又称外行星，即火星以外的行星，依次为木星、土星、天王星、海王星）的形成机制，更是行星科学中的未解疑案。目前很多探测太阳系外围的航天计划，都把这问题列为主要研究目标。(www.daowen.com)

依现在的理解，单纯的引力塌陷（gravitational collapse）不足以在原行星盘存在的时间内造成行星。原行星盘中的微小尘埃需要先经黏附结合，形成最大直径约200公尺的团块；这些团块再经过相互碰撞而增长至约10公里大的星子（planetesimal）；星子有足够的质量以引力相互作用，经碰撞而其大小继续增长，每年有数公分，在数百万年的累积下而形成行星的胚胎；胚胎间又经历多次的碰撞与合并。这几步不一样的过程对行星的形成至关重要，但目前对各机理详情的认识和证明数据仍相当缺乏。

在距离太阳4天文单位的范围内，由于受热较多，挥发性分子（如水、甲烷）难以凝结，故此星子只可以由熔点较高的原料如铁、镍、石化硅酸盐（citrate）等形成，这些星子便是内行星（又称“类地行星”）的组成材料，这些内行星与太阳距离递增的次序是水星、金星、地球、火星。在约5天文单位以外的范围（火星与木星之间），挥发性分子可以凝固。这分界线称为冰线（ice line）。冰线以外的难熔材料星子可以在数百万年以内累积达几个地球质量，形成一个行星核，以引力吸收旁边的气体。随着质量的增加，吸力变得更强而又加快了增长速度，最高可达木星的质量（约318个地球质量，是太阳系中最大行星）。但是，气体盘会因为太阳紫外线（ultraviolet radiation）照射的增强而蒸发，存在时间相当有限（不多于几百万年），巨行星的气体积聚过程受此限制。在木星外的土星由于行星核形成较迟而使其气体积聚与总质量减少。至于更外的天王星和海王星，积聚时间更短，其形成的过程至今仍不大清楚（见图8.2）。

图8.2　太阳系原行星盘与冰线

太阳系的行星诞生于其原行星盘中。在距离太阳4天文单位的范围内，是原始的类地行星（如原始的地球和火星）诞生的地方。在约5天文单位以外的地方（火星与木星之间），挥发性分子可以凝固，这分界线称为冰线（ice line）。在冰线以外的原行星盘，凝聚成一些质量巨大的行星，包括木星和土星。它们是由一些行星核吸收了大量的周边气体组成的。