我们的太阳也许曾经把超级地球当作早餐一口吃掉
我们的太阳系看起来确实秩序井然。各行星的轨道都能够最终靠数据演算预测,所以我们大家可以向它们发射耗时多年的航天器,并且航天器能准确到达目的地。但就宇宙大环境而言,我们对于太阳系的认识仅仅是沧海一粟。
太阳系初期曾经完全是另外一翻景象。在各大行星进入目前这个平稳安定的轨道之前,所有东西都杂乱无章一片狼藉。早期时段充斥着大量的碰撞和粉碎,就像忒伊亚的传说里描绘的那样,行星撞上了地球,然后创造出月球。
来自拉斯维加斯内华达大学的丽贝卡·马丁和马里奥·利维奥发表了一篇新论文,向我们阐述了太阳系曾经可能还有另一颗行星存在,但因坠入太阳后而被摧毁。令人奇怪的是,这颗行星的形成和存在的证据也许正是因为缺乏证据本身。这颗行星也许是所谓的超级地球,在距离太阳很近的空间内形成,却被太阳的引力俘获之后遭到灭顶之灾。
早期的太阳系,处于中心位置的太阳是由大量气体和尘埃演化而成。由于它蓄积了足够的能量,最终爆发活跃的核聚变。太阳周围环绕的曾经是原行星盘的气体与尘埃,行星就是从中而形成的。
太阳系水星和太阳之间的区域没有一点物体,甚至没有岩石残体。看起来似乎一切如常,但开普勒任务的观察数据告诉我们这非比一般。通过对半数以上其他星系的观察,开普勒发现其他星系的同一位置有行星而太阳系却绝对没。
这个论点告诉我们一个关键,既行星并不是始终处于原始的位置来形成。这就是说,它们并不是到达最终的轨道稳定之后才开始形成。基于一系列因素来看,行星的移动会朝着恒星的方向进行也有可能向远离恒星的方向进行。
丽贝卡和马里奥,作为这项论文研究的作者,他们都以为太阳系曾经确实演化出了一颗超级地球,但它没能朝外移动,而是完全坠入了太阳。
根据他们的观点,超级地球极大可能是在内太阳系区域形成的,就在水星轨道内部范围。事实上那里没有一点物体也没有一点物质残骸,他们都以为超级地球在靠近太阳的地方形成并且因为形成需要吸纳物质而清空了那一区域内的残骸。紧接着形成之后她便坠入了太阳,从而清除了它存在过的所有证据。
两位作者同时也注意到还存在另外一种可能会引起了超级地球坠入太阳。他们假设木星曾经向内运动到距离太阳大概1.5个AU(1AU=1个天文单位=1.5亿公里)。在那个位置,它与土星发生了共振。然后两个气态巨型星朝他们现在的轨道移动。这样的一个过程可能把超级地球拱手送给了太阳并招致毁灭。
这一整套学说背后的一些论点涉及到了太阳系内部类地行星的尺寸问题。相比开普勒任务所研究的其他星系太阳系类地行星质量很小。假如超级地球确实曾在太阳系内部形成,它在吸积可得物质方面势必占尽优势,而留下水星、金星、地球乃至火星忍饥挨饿。
这项研究背后的一个关键点在于搞懂什么是所谓的“死区”,从太阳系和原行星盘的角度来看所谓“死区”是指低湍流区,而在这个区域有助于行星的形成。一个有“死区”的星系是拥有足够物质材料来满足超级地球在原处形成的,并且它们在系统中不需要从远处向内迁移。然而像超级地球这样的大行星需要很长时间才能完全形成,因此这个“死区”也需要长期存在。
如果原行星盘缺少“死区”,那么它会给恒星附近的超级地球的形成造成严重湍流。一个湍流的原行星盘会导致超级地球在远处形成,而且之后会牵引它朝恒星移动。加之,湍流的星盘会导致行星迁移变快,而一个明显存在的“死区”会抑制迁移。
正如两位作者在研究之后的推论所说:“我们太阳系里缺少超级地球这一点让人有些匪夷所思,因为超过半数以上我们所观察到的系外行星系统都有一个超级地球。然而水星轨道内部空空如也的现实情况也许并不是巧合”。针对太阳系他们推测,可能的情况是在原处形成了一颗超级地球而它形成后便坠入了太阳。
有很多种可变因素曾经影响这种情况的发生。早期的太阳系需要一个“死区”,且原行星盘湍流的深浅要刚好合适,同时星盘的温度也要恰到好处。事实上这些条件必须保持在合理范围内的原因也可能正好是怎么回事我们太阳系没有超级地球的答案,而开普勒观察到的其他一大半星系确实都有一颗超级地球。
作者: universetoday
FY: Patrick
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