太阳星云是太阳和太阳系形成前在宇宙空间由气体和弥散的固体颗粒组成的星云。图示由卡麦降提出的太阳星云演化的一种假说,他认为开始时为一旋转的球状星云,然后形成一个盘状,由于强烈对流和其他机制作用,使角动量向外转移,并在其中心部分通过凝聚作用而形成太阳,由内往外形成类地行星和大行星。近年有人提出,是由于它附近的超新星爆发的辐射压力和冲击波,使之凝聚成太阳和太阳系。

星云温度只有几十 K，密度 10-20～10-8g/cm3，中心部位温度较高。星云塌缩后光度和温度急剧上升，在星云盘中心形成太阳。其他距原始太阳不同距离的物质逐渐凝聚成不同化学成分的星子。在距太阳不同区域星子吸积形成各大行星和卫星。

太阳星云是让地球所在的太阳系形成的气体云气，这个星云假说最早是在 1734 年由伊曼纽·斯威登堡提出的。在 1755 年，熟知斯威登堡工作的康德将理论做了更进一步的开发，他认为在星云慢慢的旋转下，由于引力的作用，云气逐渐坍塌和渐渐变得扁平，最后形成恒星和行星。拉普拉斯在 1796 年也提出了相同的模型；这些可以被认为是早期的宇宙论。

当初仅适用于我们自己太阳系的形成理论，在我们的银河系内发现了超过 200 个外太阳系之后，理论学家认为这个理论应该将能适用整个宇宙中的星系形成。

一般人认为，银河系的第一代恒星几乎全是由氢组成的，而第二、第三代恒星在形成的初期便含有许多种较重的核素。基于在太阳上存在许多种核素，天文学家们认为太阳是银河系中的第二或第三代恒星，太阳上的那些较重的核素就是来自银河系中的第一代恒星。天文观测表明，在银河系中存在着大量的双星系或多星系恒星，即两个或多个非常接近的恒星不仅环绕银河系的中心运行，同时还彼此相互环绕运动。

假设银河系中某个双星系或多星系中的一个质量是太阳的 10 倍以上的恒星在 80 亿年前发生超新星爆发，则其喷射出的大量物质会以球面的形态扩散开来。显然以这种方式扩散开来的物质由于以极快的速度飞向四面八方，最终甚至有可能冲出银河系，故不太可能形成太阳星云。但如果该恒星的伴星（质量是太阳的 8 倍以上）彼此相距较近，在附近超新星爆发产生的巨大冲击作用下，其外层大量物质被剥离并以相对较慢的速度呈团状飘向远处，假如被剥离物质的总量足够大，则这些被剥离的团状物质经过漫长的岁月后，就有可能在银河系中逐渐演化成一个新的星云－太阳星云，并最终从中诞生出类似于太阳的银河系的第二、第三代恒星，以及星系中包括类似地球在内的各大行星。

云团崩溃后，中心不断升温并压缩，温度高到可以使灰尘蒸发。初期的崩溃时间估计少于 10 万年。

中央不断压缩使它变为了一颗质子星，原先的气体则绕着它公转。大多数气体逐渐向里移动，又增加了中央原始星的质量。也有一部分在自转，离心力的存在使它们无法往当中靠拢，逐渐形成一个个绕着中央星体公转的“添加圆盘”并向外辐射能量慢慢冷却。

质子星与绕着转的气体可能不够稳定，由于自身的重力而继续压缩，这样产生了双星。如果不的话……

气体逐渐冷却，使金属、岩石和（离中央星体远处）冰可以浓缩到微小粒子（比如气体又变回成灰尘）。添加圆盘一形成，金属便开始凝结（对于某个流星的同位素测量，估计是在 45.5～45.6 亿年前），岩石凝结得较晚（44～45.5 亿年前）。

灰尘粒子互相碰撞，又形成了较大的粒子。这个过程不断进行，直到形成大圆石头或是小行星。

较大的粒子终于大到能产生不可忽略的重力场，它们的成长也越来越快。它们的重力使小粒子的加盟变得更容易也更快，终于搜集到的质量与它们在公转轨道上运行应有的质量相符，使运行变得稳定。因为大小由距离中点的距离和质子星体密度和化学组成决定。按理论来说，太阳系内层中像月球大小的小行星是太大了，外层需要地球的 1～15 倍大小的星体。在火星与木星处有一个较大的质量跳跃：来自太阳的能量能使近距离的冰变为水蒸气，所以固态的合成的星体与太阳的距离可以大大超过临界值。这类小行星体需要二千万年形成，最远的组成时间最长。

星云冷却 100 万年后，这颗星产生了强劲的太阳风，将星云中剩余的气体全部吹散。如果质子星够大，它的重力将能吸进星云中的气体，变成气态巨型星，反之，则成为一个岩石质星体或冰质星体。

这一刻，太阳系是由固态星，质子星，气态巨行星构成的。“小行星体”不断碰撞，质量也渐渐变大。数千万到数亿年之后，最终形成了 10 多个运行于稳定轨道的行星，这就是太阳系。在漫长历史中，这些行星的表面可能被极大地改变，如碰撞等。（例如大部分由金属组成的水星或月球）

球粒陨石是太阳星云冷凝吸积的直接产物，其中的顽辉石球粒陨石具有非常特殊的岩石矿物学特征（如 CaS、MgS 等各种亲石元素硫化物的出现，SiO 在金属相的存在等），是揭示太阳星云在极端还原条件下演化的钥匙。此外， 对该类型陨石的研究还有助于认识太阳星云在径向上的物质组成变化规律。

尽管顽辉石球粒陨石形成于非常特殊的条件，但对该类陨石的研究自 Keil（1968）的开创性工作以来缓慢进展，其中重要的因素是该类陨石缺少一些关键的岩石类型（如 EL3）、样品少且极易风化。该项目通过对我国清镇陨石（EH3）和新发现的南极陨石MAC 88136（EL3）等系统对比研究，翻开了顽辉石球粒陨石研究的新章节（Lauretta，2002，Meteorit Planet Sci，37，475～476）。通过该项研究，首次建立了极端还原条件下太阳星云中金属和各种硫化物的凝聚顺序，从高温到低温依次为：陨磷铁矿、陨硫钙矿、陨硫镁矿、金属相、闪锌矿－陨硫铁铜钾矿、各种铬硫化物；提出硫化物的四种成因机制，包括星云的气－固相凝聚、金属相的硫化反应、固相出熔、矿物的分解等；提出星云凝聚早期存在高温熔融事件的观点和证据；提出 EH 较 EL 群形成于更加还原的星云条件，并首次明确给出这两个化学群陨石母体在岩石矿物学特征上的主要异同点和相应的分类参数。

在界定了 EH 和 EL 群陨石母体初始岩石矿物学特征之异同点的基础上，通过与其他不同热变质程度的各岩石类型陨石进行对比，确定了 EH 和 EL 群顽辉石球粒陨石的热变质温度及其在母体中的冷却速率，给出与这两个重要陨石母体热变质历史相关的重要限制条件（Lauretta，2002）；提出强还原条件下陨石热变质伴随还原反应的观点和证据，以及 EH 群陨石母体撞击破碎重新堆积的新模型。此外，根据 EH、EL 群球粒陨石与熔融分异形成的顽辉石无球粒陨石之间在岩石矿物学、矿物微量元素等方面的对比，对长期争议的顽辉石无球粒陨石的母体进行了讨论，并给出有关限定条件。

从形成于太阳星云极端还原区域的清镇陨石中首次分离出大量太阳系外物质，通过对其中部分样品的 C、N、Si 等同位素分析，首次在顽辉石球粒陨石中发现超新星成因类型的 Si3N4；发现新的 29Si 相对贫化的超新星成因类型 SiC，其同位素组成与超新星理论模型给出的结果非常吻合，表明可能存在多种超新星或不同圈层来源的太阳系外物质。通过与形成于太阳星云氧化区域的碳质球粒陨石中的太阳系外物质对比，提出太阳系外物质在原始太阳星云中不均一分布的观点和证据。

研究太阳星云形成太阳系各天体的化学演化过程的理论模式。20 世纪 60 年代以来，人们根据陨石和行星化学成分的研究资料，在假定的太阳星云条件下，借助于物理－化学理论和太阳系起源理论，来探讨太阳系各天体形成的化学环境以及化学演化规律，提出的模型主要分为 3 类：热凝聚模型、冷聚集模型和等离子体凝聚模型。

假说主张一个行星系统原始的型态应该是一个巨大的（典型的直径应该有 10000 天文单位），由非常低温的星际气体和一部分巨大的分子云组成，大致成球形的云气。这样的一个星云一旦有足够的密度，在本身的重力作用下便会开始收缩，也可能经由邻近区域产生的重力波（像是超新星造成的震波）压迫了分子云，造成重力塌缩的开始。星云的成分将反映在形成的恒星上，像我们自己太阳系的星云相信是有 98% 来自大批量的氢和氦（以质量计算），以及 2% 来自早期死亡的恒星抛回星际空间的重元素组成（参见核合成）。重元素所占的比例就是所谓的星云_Oc�ÿTLr 󌩙zT统计上，金属性高的恒星（也就是在金属含量较高的星云中形成的恒星）较有可能诞生行星。一旦开始，太阳星云的收缩就会慢慢的、但无可避免的加速。

在塌缩中，有三种物理过程会塑造星云：温度上升、自转加速和平坦化。温度的上升是因为原子加速向中心掉落并深入重力井中，并变得更为紧密，碰撞更为频繁，重力位能被转换成动能或是热能；其次，即使当初极为细微的，太阳星云只要有一点点的净自转（角动量），会因为角动量的守恒， 星云的尺寸缩小时就必需转得更快；最后，星云必须成为扁平的盘状，称为原行星盘，是因为当气体的小滴碰撞和合并时，它们运动的平均值倾向于净角动量的方向。

对八块不同年代，但都在太阳系形成的最初三百万年内的陨石所做的地质分析显示，大约在太阳形成的一百万至二百万年，太阳系曾经遭受 60铁的轰击，其来源可能是和太阳在同一个区域内诞生，但短命的巨型恒星成为超新星所导致的。

如果气体尘埃星云附近没有亮星，则星云将是黑暗的，即为暗星云。暗星云由于它既不发光，也没有光供它反射，但是将吸收和散射来自它后面的光线，因此可以在恒星密集的银河中以及明亮的弥漫星云的衬托下发现。

暗星云的密度足以遮蔽来自背景的发射星云或反射星云的光（比如马头星云），或是遮蔽背景的恒星。天文学上的消光通常来自大的分子云内温度最低、密度最高部份的星际尘埃颗粒。大而复杂的暗星云聚合体经常与巨大的分子云联结在一起，小且孤独的暗星云被称为包克球。

这些暗星云的形成通常是无规则可循的：它们没有被明确定义的外型和边界，有时会形成复杂的蜒蜒形状。巨大的暗星云以肉眼就能看见，在明亮的银河中呈现出黑暗的补丁。在暗星云的内部是发生重要事件场所，比如恒星的形成。

弥漫星云正如它的名称一样，没有明显的边界，常常呈现为不规则的形状，犹如天空中的云彩，但是它们一般都得使用望远镜才能观测到，很多只有用天体照相机作长时间曝光才能显示出它们的美貌。它们的直径在几十光年左右，密度平均为 10～100个原子/cm3（事实上这比实验室里得到的真空要低得多）。它们主要分布在银道面（HOTKEY）附近。比较著名的弥漫星云有猎户座大星云、马头星云等。弥漫星云是星际介质集中在一颗或几颗亮星周围而造成的亮星云，这些亮星都是形成不久的年轻恒星。

一个密度不断增加的原恒星会累积成为太阳星云的重心。当行星在盘中形成的过程中，原恒星会持续的变得更为紧密，直到一千万至五千万年后，它最后终于达到核融合所需要的温度和压力，这时恒星就诞生了。一颗这样的年轻恒星（金牛 T 星）所发出恒星风，比形成恒星的力量强大许多，最后将会吹散掉剩余在行星盘的气体，并且结束主要的吸积过程（特别是气体巨星的）。像在恒星生命中的许多过程，在原恒星阶段所花费的时间也取决于质量，质量越大塌缩的越快。

在原行星盘的气体，同时间内，从重力崩溃中心的热化中，当温度逐渐降低，尘粒（金属和硅化物）、冰（含氢的，像水、甲烷和氨）和颗粒从气体中被凝聚出来（固化）。这些颗粒在相互间轻柔的碰撞和静电的作用下，开始增生的程序。气体的原子和分子的量虽然丰富，但因为运动的快速使得静电不足以约束它们的行动，因此不会增生。在盘中占有 98% 质量的氢和氦，在太阳星云中仍是不能凝聚的气体。

在盘中的固体成分是以原先存在于星云中的微尘粒为种子形成的，这些星际介质中的颗粒直径通常都小于一微米，但经由在原行星盘中的碰撞，它们的大小可以增长成微行星（照字义讲是非常小的行星）。这些尘粒最初散布在整个盘内，但预期会如下雨般的集中在盘的中段：就如同当初分子云因重力塌缩而形成盘状，所以这些颗粒沉降在盘面的中段，但因为没有丢失角动量，所以不会沿着径向朝原恒星的方向移动。不同大小的颗粒，以不同的速度落下，沿途也会搜集更多的尘粒。在随机的任意增长下，比例上，较大的尘粒增长的也较快；这样的状况也使得表面积越大的尘粒越容易和其它的尘粒遭遇和结合。数量庞大且蓬松的尘粒，也能对气体产生阻挡与吸附的功能。这也可能在行星形成之前，让固体无须聚集在新形成的恒星上。高速的撞击也可能打碎形成的微行星，这意味着尘粒和微行星是可以互相转换的。在盘面上湍流在这些碰撞中扮演一种角色：如果湍流太强烈，落向中间平面的雨滴会受到阻碍，同时在微粒间破坏性的碰撞也会很普遍。一旦微行星的数量变得充足且够大，它们的重力会帮助更多的颗粒凝聚。强烈的湍流也许会妨碍重力引起的凝聚，导致成长只能经由两颗的互撞。然而，如果颗粒要长成大约 1km 大小的微行星，必须要历时大约 10000 年。

因为微行星的数量众多，并且散布在原行星盘中，就有许多可能发展成行星系统。小行星被认为是剩余的微行星，彼此间逐渐磨损成越来越小的碎片，同时彗星则是在行星系中距离较远的微行星。陨石是落到行星表面的微行星样品，并且提供我们许多太阳系形成的讯息。原始型态的陨石体是被撞碎的低质量微行星的大片碎块，没有因为重力而发生分化；同时，分化过的陨石体则是质量较大的微行星被撞击后的大片碎块。只有最大的那些微行星能在遭受到低质量微行星的撞击后还能够继续的成长。

当微行星成长时，它们的数量逐渐减少，碰撞的频率也会降低。由于自然成长的随机性，使得微行星成长的速率各自不同，而有些会成长的比其他的都大。当微行星绕着新生的恒星转动时，动态摩擦使得微行星的动能（动量）保持着平均的分布，因此最巨大的运动的速度也最慢，轨道也趋近于圆形；而较小的微行星运动的速度较快，轨道的扁率也较大。值得注意的是，运动越迟缓的天体有越大的碰撞截面积，重力则可以提高一颗微行星拦截到另一颗微行星的半径。必然的，越大越慢的微行星能更加有效的兼并周围共同成长中的微行星；而速度较快、质量较低的微行星就难以继续成长。

这迅速的导致逃离过程，在盘内每一个区域中最大的微行星将成为各区的主宰，会比微行星海中其他的成长的更快。这些大质量的个体完全的掌握在盘中的固体物质，称为寡头执政，意味着少数规则；这种过程称为寡头成长。这些少数的微行星在大小上迅速的增加，在寡头成长开始前，已经有数十公里的直径，将成长到几百公里，最终可以到数千公里的直径。

寡头成长的过程会自我设限：每一个寡头都有固定的哺养区（取决于它的碰撞截面积），一但所有共同成长的微行星都被吸附了，就不会再继续成长了。令人半信半疑的是这些区域的大小是否有足够的固体，能够让寡头者成长到类地行星的大小，因为理论上这些区域的微行星只能让寡头者成长到数百公里的大小。然而，可能是湍流再次起了作用，因为它能够增加或减少微行星的角动量，提供任何形式的径向运动组合。这或许能稳定的提供新的材料给哺养区，让寡头者能继续的成长。

无论寡头者是如何的继续成长，它们在（在冻结线的内侧）一百万年内可以达到的典型大小是 0.5～1 个地球质量上下，已经大到足够被称为原行星。因为有更高密度的固体物质可以利用，在盘的外侧可以生长得更大。在类地行星的区域内可能有几打的寡头者彼此远离的散布著，在动态性的隔离下，即使经过数百万年或数千万年也不会碰撞在一起。

在原行星盘内的温度是不一致的，并且这是了解地球型和木星型行星之间分化的钥匙。在冻结线内侧的温度太高（超过 150K）使氢化物不能凝聚，它们仍然保持气体状态；能够被堆积的只有金属和硅酸盐类的尘粒。因此在这个区域的微行星整个都由岩石和金属组成，例如小行星，并且组成类地行星。

在冻结线的外侧，由氢组成的水、甲烷和氨都能够凝固成固体，成为“冰”的颗粒并且堆积起来。岩石和金属的尘粒依然可以利用，但氢化物的数量更为丰富，不仅远远的超过，而且随处都是。因此在这一区域的微行星以冰为主体，而仅有少量的金属与岩石在内。在柯伊伯带和奥尔特云的天体、彗星、海王星巨大的卫星－崔顿，或许还有冥王星和他的卫星－凯伦，都是“脏雪球”的例子。由于有许多的固体物质可以使用，即使在碰撞较不频繁和较低的速度下（在更大的轨道），这些微行星依然可以发展成非常巨大的行星（质量大约是地球的 10 倍），使得它们的引力足以吸附氨气和甲烷，甚至是氢气。一旦开始这样的程序，它们将迅速的增长，因为在盘中占有 98% 的氢和氦，会使它们的质量大增，而且引力网也会张得更大。

类木型的微行星不再像是由冰冷的微行星组成的，由于大量的氢气和氦气或多或少的都会使得巨大的气体云核心密度更为坚实。然后这些类木型的气体球－在与太阳系相似的比喻下，逐渐的产生重力塌缩、加热、提高转速和趋向扁平。一些类木行星的卫星可能也在行星本身类似的机制下形成，在原行星的重力塌缩中，从被浓缩的原行星盘中的尘粒中凝聚而成。这或许可以解释，在我们的太阳系中，类木行星有如此众多的卫星和为何自转得如此快速。当年轻的恒星发出的强风将剩余的气体和尘粒从恒星盘吹散进入其外的星际空间时，类木行星的成长就结束了。

以最简单的说法，在最内侧的巨大原行星核形成星盘内密度最高的区域，并且动态时间（典型的时标是碰撞）是最短的，因为这个天体位在盘内气体最密集的区域，能及早达到捕捉气体所需要的临界质量，并且和环绕的气体有最长的共生时间。在我们自己太阳系内，木星是在冻结线外侧最大的原行星核，履行前述的规则，成为系统内最大的行星。实际上，过程可能很复杂，行星迁移和湍流会使流程混淆；与现今观察到的系外行星比较，在我们自己系统内的行星发展也许，甚至反倒是有些异常的。

星云假说可以有效的解释太阳系中一些主要的现象：

最后，在恒星风吹掉盘中的气体之后，还有大量的原行星和微行星被留下来。在超过一千万至一亿年的周期中，这些原行星（典型的质量界于月球和数个地球之间）会互相摄动，直到轨道相互横越并发生碰撞为止。这些天体经由碰撞的结果，最后成为系统内的行星。这种碰撞：相信是原地球和火星大小原行星的碰撞，形成了地球和月球。这种程序是高度随机的，一个与我们相似的类地系统的形成，可能很快就会结束。所能产生的内行星也许比我们在太阳系内观察到的更少，但也可能更多。

较小的微行星，在数量上也会比较多，在恒星系统内存在的时间也会比较长久。这些天体也许会在“清除邻里”的过程中被行星清扫掉；可能会被投掷到外面遥远的边缘（在我们的太阳系是奥尔特云）；或仅是持续的轻推进入内侧与其他的行星碰撞或相对是稳定的轨道。这种连番轰击的时期可能长达数亿年，并且也许会在地质上留下一些可以看见的撞击坑痕迹。有些论点认为，只要在系统内还有可以利用的小岩石或冰冻的天体，这个阶段就还未真正的完成。1994 年， 舒梅克－李维九号彗星撞击木星所展示的能量，正好彰显了小行星或彗星撞击地球可能的威胁。

在我们自己的太阳系，归结于 2:1 的共振轨道穿越过木星和土星轨道之间，相信更容易上演这种剧情。来自外围盘面的大量微行星灾难性的干扰，这个过程被称为晚期重轰击。

顽辉石球粒陨石

不同化学群球粒陨石代表了太阳星云不同区域的演化产物，其中由碳质球粒陨石、普通球粒陨石（包括 H、L 和 LL 群）、到顽辉石球粒陨石，它们的形成区域与太阳之间的距离逐渐增大，物理化学条件由氧化转变为强还原。顽辉石球粒陨石还进一步被划分为高铁（EH）和低铁（EL）二个化学群，它们均形成于极端还原的条件，一些典型的亲石元素，如 Na、K、Ca、Mg 等表现出明显的亲硫性，并以各种硫化物形成存在，硅可以 SiO 形式存在于金属相中。因此，该类陨石是认识太阳星云在强还原条件下演化，以及强还原物质熔融分异的探针。另一方面，该类型陨石数量很少，且其所含的各种硫化物等极易风化，使研究工作受到很大的限制，特别是对下述基本问题的认识存在各种争议：

强还原区域星云

中国清镇陨石是已知最原始和新鲜的 EH3 型陨石，对该陨石的深入研究，并结合其他 EH3 型陨石的分析，获得有关强还原区域星云演化的诸多新认识，包括：

EL3 型陨石

在南极陨石中发现了第一个 EL3 型陨石，从而确证 EL 群陨石具有独立的母体和完整的热变质系列。在此基础上，率先开展 EL3 与 EH3 型陨石的对比研究，阐明了 EH 与 EL 群陨石母体在岩石矿物学上的主要差异，提出 EH 群陨石母体形成于较 EL 群更加还原的条件。Sears 等 1984 年在《Nature》上报导了第一个 EL5 型陨石，但随后的研究表明该陨石属于 EH 而不是 EL 群。

发现了新的顽辉石陨石类型，其岩石矿物化学特征介于 EH 与 EL 群之间，反映了太阳星云的化学组成在空间上具有连续变化的特点。该类型陨石的发现使顽辉石球粒陨石的化学群由 2 个增加到 3 个。

F－金云母

在确立 EH 和 EL 群陨石母体岩石矿物学特征的基础上，开展强还原条件下陨石热变质作用的研究，首次发现该类陨石在热变质过程伴随明显的还原反应。在南极陨石中发现 4 个冲击熔融 EH 群陨石，结合不同岩石类型 EH 和 EL 群陨石的对比研究，并借助各种宇宙温度计和闪锌矿温度－压力计等，提出 EL 群陨石母体具有缓慢冷却和相对开放体系的特征，而 EH 群陨石母体经历了碰撞破碎、再重新吸积等复杂的演化历史。此外，在顽辉石陨石中首次发现 F－金云母，提供了研究挥发性组分在强还原陨石母体中演化的重要线索。

对太阳星云的研究，可以帮助人类更好的了解太阳系的形成与演化，进而推动对地球起源与后来生命演化的相关研究，具有非凡的科学意义。