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2015年11月21日 分享: Facebook Google+ LinkedIn StumbleUpon Pinterest Email 打印機版
 
 
推想行星的神秘 尼斯模型遭到致命一擊(圖)
 



天文學家認為,行星誕生後不會一直老老實實地呆在原來的位置。

【人民報消息】天文學家們假想︰如果我們想創造一個太陽系,想創造一個擁有中央恒星、岩石行星和氣體巨行星的天體系統,只要讓一團分子氣體雲冷卻到足夠低的溫度,並將它的密度提高到足以使其在自身引力的作用下塌縮。只要生產這些物質的上一代恒星擁有足夠多的重元素,只要孕育新生恒星的星團物質足夠集中,我們就擁有了創造一個豐富多彩的恒星系統所需的全部材料。

天文學家們還假想︰聚集起來的物質會向中央匯攏,然後像攤大餅一樣,在四周形成一個圓形的物質盤。物質盤的中央將出現這個天體系統中質量最大的天體——通常是一顆恒星——外側則會出現形形色色的氣體巨行星、岩石行星、小行星、彗星和衛星。

這是他們的一種比較簡單的理論設想,他們說也得到了所有人的認可。其實並不是得到所有人的認可,而是所有人沒法選擇,因為什麼也不知道。

天文學家認為,行星誕生後不會一直老老實實地呆在原來的位置。年輕的太陽系是躁動不安的,行星間存在著各種引力互動,橫飛的物質相互合併,甚至整個行星都會被甩出太陽系!

十年前,隨著一系列與太陽系形成有關的論文發表,三個不同的科研小組都得出結論說,太陽系的巨行星是首先形成的,並且作過大範圍的軌道遷徙。木星曾經進入過內太陽系,橫掃了小行星帶的大部分物質。天王星和海王星可能交換過位置,木星和土星最終被外行星的引力拉到了現在的地方。這個就是所謂的「尼斯模型」(以法國城市尼斯命名),它風靡一時,成為排名第一的太陽系形成理論,直到前不久。

2011年,科學家意識到,當今太陽系外圍行星的布局和行為令人費解,除非太陽系內曾經存在過另一顆巨行星,一顆已經被木星或土星的引力甩出太陽系的行星。最新的仿真結果顯示,如果木星和土星的衛星確如它們的成份指出的那樣,是和木星和土星同步形成的,那麼幾乎可以確定這個罪魁禍首是木星。因為如果發生過那樣的事,只有木星最外側的大衛星木衛四能夠留在木星軌道上,土星的大衛星土衛八會被甩出。博士生Ryan Cloutier這樣說︰

「最終,我們發現木星有能力把第五顆氣體巨行星甩出太陽系,同時把一顆衛星留在今天木衛四的軌道上。而另一方面,土星卻無法做到這一點,因為土衛八會變得十分不穩定,導致的結果很難符合它今天的軌道。」

即使有第五個氣體巨行星,尼斯模型只需作些修改,也是成立的︰木星向內太陽系遷徙,清掃了大部分碎片,並把岩石行星帶往離太陽更遠的地方。木星穿越小行星帶,使水星、金星、地球和火星遭受了晚期隕石大轟炸。

但要理解這一點,我們不能只看今天的太陽系;我們在今天的太陽系中看到的只是幸存者。我們必須回到模擬中,分析是什麼條件促成了外行星布局,它們又會給內行星帶來什麼樣的影響。

Nathan A. Kaib和John E. Chambers在最新發表的論文中所做的,就是這個事。而分析結果給尼斯模型帶來的,幾乎是致命一擊︰

外行星到內太陽系轉一圈後,內行星的數量有85%的概率會少於4個。

如果內行星的數量是4個,那麼它們的軌道偏心率和傾角會和今天的實際情況差很多。

如果我們想同時調整內行星和外行星來建立正確的布局,成功的概率小於1%。

換句話說,即便只有一顆外行星——即便就是木星——曾經向內太陽系遷徙,內太陽系岩石行星的數量也達不到我們今天所見的4個。類地行星非常脆弱,因此幾乎可以肯定會被甩出太陽系,特別是水星和火星這樣的天體。

最新的研究表明,尼斯模型中唯一值得肯定的是它讓我們了解了外行星,也就是氣體巨行星是如何獲得今天這樣的布局的;而它的內行星理論多半有問題。大部分岩石行星很可能是在巨行星離開內太陽系後才形成的。正如Kaib和Chambers所說︰

「這提升了木星在類地行星形成前掃蕩內太陽系的可能。巨行星的不穩定不是『晚期大轟炸』的根源,類地行星是在巨行星完成當前布局後才出現的。」

這就導致我們能夠得出這樣一個不可思議的結論︰早期太陽系不僅可能存在過5個甚至6個氣體巨行星,甚至有過更多的內行星和類地行星。我們今天看到的內行星中有些是幸存者,有些是後來才出現的。我們丟失了早期太陽系的大部分成員。△
文章網址: http://www.renminbao.com/rmb/articles/2015/11/21/62521b.html
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