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标题: 太阳系里最大规模的迁徙，地球出现之前，行星都曾“流浪”过？ [打印本页]

作者: 佳洁士 时间: 2022-8-25 12:46
标题: 太阳系里最大规模的迁徙，地球出现之前，行星都曾“流浪”过？
46亿年前，一团巨大的漩涡气体灰尘包裹着初生的太阳，太阳系由此诞生。在初始形成的太阳附近围绕着由密度较高的气体和灰尘构成的原行星盘，类地行星（水星、金星、地球和火星）和巨行星（木星、土星、天王星、海王星）渐渐在这个气体盘中形成。从上世纪末开始，科学家以为太阳系早期的巨行星是在紧凑而隔断匀称的轨道上形成的。然而观测表明，它们的轨道却稍微方向于歪斜的椭圆，同时也较为分散。行星的轨道为什么会从匀称转向分散？这种迁徙又是什么时间发生的？这是关乎太阳系形成过程的紧张题目。

在1984年，科学家提出：原行星盘外围的微行星带与巨行星发生的碰撞大概是这一征象的缘故起因。这些微行星先与最外围的海王星相撞，此中一部分被向外散射，大部分进入了天王星轨道内侧，海王星的轨道角动量增长而向外移动。如许的碰撞之后接连发生在天王星和土星上，也导致它们的轨道外移。对于更内侧的木星，射向它的微行星大部分被向外弹射，以是木星的轨道反而稍微向太阳靠拢了。
之后，科学家在对系生手星的探索过程中获取了一些灵感。开始，科学家发现了一类与木星非常相似的气态巨行星，但它们离恒星非常近，轨道周期也很短，有些以致不到10天，这些行星被称为“热木星”。随后，科学家发现了轨道更长的气态巨行星，他们留意到这些行星的轨道大多与正圆相差甚远，就像被拉伸了似的。

这种征象被以为是“动态不稳固”所导致的：恒星附近的气态巨行星通常不会只产生一个，恒星系的原行星盘消散后，这些巨行星会在引力的影响下推挤，稍微改变相互的轨道。假如轨道充足近，以致好叉时，巨行星就会由于引力反复相遇和分散。终极的结果通常是一个或多个行星被弹射出去。这时，幸存行星的轨道就不会是正圆形。至少75%的系外巨行星体系都是这种“动态不稳固”的产物。科学家以为，如许的不稳固大概是太阳系中行星轨道震荡的另一大概缘故起因。

在2005年，一个新的太阳系演化模子——尼斯模子（Nice model）将微行星盘的碰撞和动态不稳固两个因素归并成了一个连贯的理论。这一模子推测早期的太阳系中有第五颗巨行星的存在，但在原行星盘消散的几亿年后，这颗巨行星由于和木星之间的动态不稳固被弹出太阳系。同时，在海王星的轨道外一个约莫20-30倍地球质量的微行星带导致了天王星和海王星的轨道外移。海王星的轨道渐渐靠近这个微行星带的边沿，其他巨行星也分散到了如今的位置。.尼斯模子的动力学模拟结果为许多天文观测做出了表明，在已往十几年中受到了广泛认可。然而根据这一模子推测的时间，这种不稳固会粉碎包罗地球在内的，已经完全形成的类地行星。其他研究，包罗阿波罗任务收罗的月岩样本，也都表明行星的迁徙大概是在更早的时间发生的。
本年四月，发表在《天然》杂志上的一篇论文提出了一个新的行星轨道变革模子，以为这次演变很大概是由于早期太阳的原行星盘从内而外的消散而引起的。来自浙江大学的刘倍贝、法国波尔多大学（University of Bordeaux）的约翰·雷蒙（Sean Raymond）和美国密歇根州立大学（Michigan State University）的赛思·雅各布森（Seth Jacobson）互助举行了这项研究。雅各布森体现：“这个新的理论可以资助我们缓解这一范畴现有的辩论，由于对于巨行星不稳固的产生，这好坏常天然的一个答案。”
研究职员推测，在更早的时间，太阳核聚变点燃开释出高能量的辐射，导致原行星盘从中央开始受热蒸发，围绕太阳产生了一个洞。就像一个甜甜圈中央的洞越来越大，甜甜圈自己越来越细，直到消散。空洞渐渐向外扩张，它扫过的巨行星被“甜甜圈”向外拉，巨行星的轨道也就随之外移。但木星是个例外，它的质量太大，自己就能在气体盘上产生断层，抵消了气体盘消散时产生的拉力。土星就没有那么荣幸了，它被气体盘向外拖拽，靠近冰巨行星（天王星和海王星）的轨道。根据模拟，这有极大概率会引起动态不稳固，导致冰巨行星被土星弹射出去。巨行星的轨道之后渐渐匀称，并到达了如今的位置。
而更紧张的是，根据这个新的模子，动态不稳固会导致小行星和彗星撞击还在形成中的地球，当时后者还没有产生原始的生命。“这个过程会搅动内太阳系，地球就可以从中形成，”雅各布森说，“这与如今的观测好坏常契合的”。地球的形成与这种不稳固性之间的接洽也是研究团队未来想要继承探究的课题。

同时，这个理论也实用于银河系中的其他恒星体系。固然这次动态不稳固对太阳系产生了巨大的影响，但和太阳系外比起来，这种不稳固还是较弱的。荣幸的是，由于木星逃过了气体盘的拉力，木星和土星并没有在这个过程中靠近，否则就像太阳系外的许多巨行星一样，木星的轨道偏幸率会是如今的5-10倍（偏幸率越小，轨道越靠近正圆）。在这种情况下，地球也就无法形成了。由于在地球形成之前，她的构成部分就已经被卷进太阳中了。

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