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2015年11月21日 分享: Facebook Google+ LinkedIn StumbleUpon Pinterest Email 打印机版
 
 
推想行星的神秘 尼斯模型遭到致命一击(图)
 



天文学家认为,行星诞生后不会一直老老实实地呆在原来的位置。

【人民报消息】天文学家们假想︰如果我们想创造一个太阳系,想创造一个拥有中央恒星、岩石行星和气体巨行星的天体系统,只要让一团分子气体云冷却到足够低的温度,并将它的密度提高到足以使其在自身引力的作用下坍缩。只要生产这些物质的上一代恒星拥有足够多的重元素,只要孕育新生恒星的星团物质足够集中,我们就拥有了创造一个丰富多彩的恒星系统所需的全部材料。

天文学家们还假想︰聚集起来的物质会向中央汇拢,然后像摊大饼一样,在四周形成一个圆形的物质盘。物质盘的中央将出现这个天体系统中质量最大的天体——通常是一颗恒星——外侧则会出现形形色色的气体巨行星、岩石行星、小行星、彗星和卫星。

这是他们的一种比较简单的理论设想,他们说也得到了所有人的认可。其实并不是得到所有人的认可,而是所有人没法选择,因为什么也不知道。

天文学家认为,行星诞生后不会一直老老实实地呆在原来的位置。年轻的太阳系是躁动不安的,行星间存在着各种引力互动,横飞的物质相互合并,甚至整个行星都会被甩出太阳系!

十年前,随着一系列与太阳系形成有关的论文发表,三个不同的科研小组都得出结论说,太阳系的巨行星是首先形成的,并且作过大范围的轨道迁徙。木星曾经进入过内太阳系,横扫了小行星带的大部分物质。天王星和海王星可能交换过位置,木星和土星最终被外行星的引力拉到了现在的地方。这个就是所谓的「尼斯模型」(以法国城市尼斯命名),它风靡一时,成为排名第一的太阳系形成理论,直到前不久。

2011年,科学家意识到,当今太阳系外围行星的布局和行为令人费解,除非太阳系内曾经存在过另一颗巨行星,一颗已经被木星或土星的引力甩出太阳系的行星。最新的仿真结果显示,如果木星和土星的卫星确如它们的成份指出的那样,是和木星和土星同步形成的,那么几乎可以确定这个罪魁祸首是木星。因为如果发生过那样的事,只有木星最外侧的大卫星木卫四能够留在木星轨道上,土星的大卫星土卫八会被甩出。博士生Ryan Cloutier这样说︰

「最终,我们发现木星有能力把第五颗气体巨行星甩出太阳系,同时把一颗卫星留在今天木卫四的轨道上。而另一方面,土星却无法做到这一点,因为土卫八会变得十分不稳定,导致的结果很难符合它今天的轨道。」

即使有第五个气体巨行星,尼斯模型只需作些修改,也是成立的︰木星向内太阳系迁徙,清扫了大部分碎片,并把岩石行星带往离太阳更远的地方。木星穿越小行星带,使水星、金星、地球和火星遭受了晚期陨石大轰炸。

但要理解这一点,我们不能只看今天的太阳系;我们在今天的太阳系中看到的只是幸存者。我们必须回到模拟中,分析是什么条件促成了外行星布局,它们又会给内行星带来什么样的影响。

Nathan A. Kaib和John E. Chambers在最新发表的论文中所做的,就是这个事。而分析结果给尼斯模型带来的,几乎是致命一击︰

外行星到内太阳系转一圈后,内行星的数量有85%的概率会少于4个。

如果内行星的数量是4个,那么它们的轨道偏心率和倾角会和今天的实际情况差很多。

如果我们想同时调整内行星和外行星来建立正确的布局,成功的概率小于1%。

换句话说,即便只有一颗外行星——即便就是木星——曾经向内太阳系迁徙,内太阳系岩石行星的数量也达不到我们今天所见的4个。类地行星非常脆弱,因此几乎可以肯定会被甩出太阳系,特别是水星和火星这样的天体。

最新的研究表明,尼斯模型中唯一值得肯定的是它让我们了解了外行星,也就是气体巨行星是如何获得今天这样的布局的;而它的内行星理论多半有问题。大部分岩石行星很可能是在巨行星离开内太阳系后才形成的。正如Kaib和Chambers所说︰

「这提升了木星在类地行星形成前扫荡内太阳系的可能。巨行星的不稳定不是『晚期大轰炸』的根源,类地行星是在巨行星完成当前布局后才出现的。」

这就导致我们能够得出这样一个不可思议的结论︰早期太阳系不仅可能存在过5个甚至6个气体巨行星,甚至有过更多的内行星和类地行星。我们今天看到的内行星中有些是幸存者,有些是后来才出现的。我们丢失了早期太阳系的大部分成员。△
文章网址: http://www.renminbao.com/rmb/articles/2015/11/21/62521.html
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