假如沒有這個原因,地球很多年前就已經開始“流浪”了

假如沒有這個原因,地球很多年前就已經開始“流浪”了

太陽系。維基百科

今天的太陽系,看上去是一個相當規整的地方。大約50億年前,太陽率先形成,稍後,行星出現。這些行星按照離太陽越遠越大,離太陽越遠密度越小的一般規律,有序地排列在它身邊。

但這僅僅是故事的簡化版,它略去了太陽系形成過程中遭遇的所有動盪和混亂。大自然最終可能會走向全面的有序,但自然秩序的形成,是由隨機事件觸發的。太陽系年輕的時候,可是相當狂野不羈的。

故事一開始聽起來倒是蠻祥和的。所有這樣的天體系統起初都是巨大的氣體盤,太陽就在這個盤子的中心。年幼的太陽,以及其他恆星也一樣,會把這個盤子中的大部分物質據為己有。但總會留下一些。殘留下來的物質慢慢凝聚成塵埃,塵埃變成碎石,碎石變成巨礫,巨礫最終變成行星。

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原行星盤示意圖。維基百科

與此同時,太陽的胚胎漸漸成熟,開始發光。一旦開始發光,太陽便會產生太陽風,把盤子裡較輕的氣體吹走,留下較重的物質。

密度越大的行星離太陽越近,體積也越小。因為它們距離太陽近,軌道半徑小,能夠接觸到的物質相對而言就少。同理,巨大的氣體行星一般都是在離太陽較遠的地方形成的,因為它們有機會攫取更多的氫和氦。

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水星。維基百科

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金星。維基百科

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地球。維基百科

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火星。維基百科

但是隱藏在這個老派故事背後的,是另一個更加複雜更加有趣的傳說。太陽系中有許多未解之謎。比如既然太陽系外圍有柯伊伯帶,有奧爾特雲,那裡有大量物質殘片,是未被行星選中的造星原料,那麼在體積不大的火星身邊,在所謂的內太陽系當中,為何又存在著一個小行星帶?

又比如,有的天文學家認為,地球早年曾經被一些巨大的天體撞擊過,正是這樣一次撞擊,形成了我們的月球。那麼這些天體又是從何而來的?

自然事件的發生在一定程度上是隨機的。在太陽系形成之初,行星很有可能會一條不怎麼穩定的軌道上形成。

不穩定,意味著碰撞變得司空見慣。但比起碰撞,引力的互動更為基礎和常見。它們很有可能在互相影響的過程中,進入異常的軌道。這種現象其實就是“引力彈弓”的自然版。

有時候,行星還會被整個甩出太陽系。和地球一起撞出了月球的天體,個頭應該和火星差不多。當年這樣的天體在太陽系中可不止一個。但今天,我們卻一個也找不到了。

這些曾經的太陽系成員去哪裡了呢?天文學家在銀河中發現了許多“流浪行星”,它們不受任何恆星的引力束縛,孤獨地在宇宙中逡巡。它們中有一些可能是失敗的恆星;有一些是否曾是我們或其他太陽系家族的成員呢?

月球的誕生還不是行星曾在太陽系中游走的唯一可能例證。當太陽系還年輕的時候,已經成形的木星,在和原行星盤物質相互影響的過程中,會失去動能,迴旋著向太陽靠近。

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木星。維基百科

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土星。維基百科

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天王星。維基百科

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海王星。維基百科

它會在這個過程中,輕輕地推動它的近鄰——火星,同時將原本有機會被這顆紅色行星利用的物質據為己有。這或許可以解釋,為什麼火星離太陽比地球遠,個頭卻比地球小。因為按常理,它原本可以獲得更多的物質,可以長得更大。

木星在穩定在今天的軌道上之前,曾經向內遷徙到離太陽更近的地方。於是問題又出現了,是什麼原因又讓木星返回了太陽系外圍呢?

許多天文學家認為,當木星向太陽靠近的時候,太陽系的另一個大塊頭——土星也因動能衰減尾隨而至。這兩大行星互相影響,形成了一種所謂的“軌道共振”效應。

木星和土星最終都返回了外太陽系。但這兩個大塊頭的胡作非為,極大地改變了太陽系的運行方式。海王星或許就是在這個過程中,被推到了太陽系的更外圍。而與此同時,柯伊伯帶的冰雪小天體們被拉向內側,並被像雪球一樣四處亂扔。

假如沒有這個原因,地球很多年前就已經開始“流浪”了

今天,木星在太陽系的行星系統中依然是居有主導地位的。在它的引力影響下,其軌道前後方存在著所謂的“希臘人”和“特洛伊人”兩群小行星。Roen Kelly

這一切雖然都是猜測,但也並非空穴來風。自第一顆系外行星被發現以來,我們已經明白,其他太陽系與我們的太陽系差異實在有些大。

實事求是地講,我們目前僅有的一點點與此有關的知識,一定是帶有偏見的——因為我們只能通過有限的方式,發現有限的行星,且這種觀察方式,極大地受限於我們的視角。現在我們依然很難發現其他太陽系中,那些體積和運行方式與我們地球相似的行星。

但即便是那些僅有的巨型系外行星,看起來與我們太陽系的巨行星也有極大的差別。

假如沒有這個原因,地球很多年前就已經開始“流浪”了

熾熱木星WASP-17b。ESA

天文學家發現了大量的“熾熱木星”。這些行星和它們的恆星距離非常近,全是巨大的氣體行星。天文學家也發現了許多“超級地球”和“迷你海王星”。這些行星在其他太陽系中似乎很常見——但是在我們的太陽系中,卻一個也沒有。

有些天文學家認為,這些現象背後的機制,和我們太陽系是一樣的。這些太陽系中曾經發生過的,在我們的太陽系中也發生過,只是結局不一樣。我們看到的,可能也是行星遷徙的結果,但是是另一種不同的結果。

天文學家在首次發現“熾熱木星”的時候,曾經感到非常困惑。一個如此巨大的氣體行星,卻又離恆星如此地近,讓人覺得不可思議。這些巨行星無法阻止它們的氣體被恆星剝離,恆星的引力也抓不住這些氣體。結果我們果然在某些行星身上,觀察到了這一現象。行星HD209458b的大氣正在快速地消散,並在它的身後,留下了一道殘留物質的尾跡。

而另一顆“熾熱木星”WASP-17b的運行方向,竟然與其主星的自轉方向相反。這顯然也是一顆有故事的行星。

天文學家同時也注意到,“熾熱木星”在它們所在的太陽系中,大多是孤獨的。而這,或許也是我們的太陽系的命運選項之一——假如土星拖不住木星向太陽靠近,木星在靠近太陽的過程中,很有可能會把太陽系中的其他行星甩出太陽系。

我們不知道,這些“熾熱木星”所在的太陽系過去是否擁有過更多的行星,但是我們知道,這些行星如此靠近它們的太陽,必然會失去許多夥伴。

對於地球來說,如果當初木星成功停留在太陽附近,那麼它也有可能會被甩出太陽系。如果當年發生了這樣的事,那麼地球就會變成一顆流浪行星。

我們沒有太陽系過往的影像記錄,因此想要“證實”這一切很難。但我們可以看向宇宙的更深處,那裡有無數個太陽系的樣本。只要我們看得足夠遠。

或許,地球不流浪,是我們足夠幸運。真心希望我們都能一直珍視這份幸運。

參閱:

http://astronomy.com/news/2019/01/our-solar-systems-formation-was-a-lot-messier-than-you-think

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