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新理論可能有助于解決我們的太陽(yáng)系如何演變之謎
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)cnBeta：近日，來(lái)自密歇根州立大學(xué)的助于之謎Seth Jacobson及中國(guó)和法國(guó)的同行們公布了一個(gè)新的理論，它可能有助于解決我們的解決上海外圍（外圍模特）微信181-8279-1445誠(chéng)信外圍，十年老店太陽(yáng)系如何演變的銀河系之謎。具體來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)氣體巨頭--木星、演變土星、新理系何天王星和海王星--是助于之謎如何到達(dá)它們所在的位置并像它們那樣圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的？
這些發(fā)現(xiàn)對(duì)像地球這樣的陸地行星如何發(fā)展以及第五顆氣體巨行星潛伏在500億英里之外的可能性產(chǎn)生了影響。
來(lái)自自然科學(xué)學(xué)院地球和環(huán)境科學(xué)系的解決助理教授Jacobson說(shuō)道：“我們的太陽(yáng)系并不總是看起來(lái)像今天這樣。在其歷史上，太陽(yáng)行星的演變軌道已經(jīng)發(fā)生了根本性的變化。但我們可以弄清楚發(fā)生了什么。新理系何”
一個(gè)不錯(cuò)的助于之謎模型
巨大的、旋轉(zhuǎn)的解決宇宙氣體和塵埃云誕生了恒星。當(dāng)我們的太陽(yáng)上海外圍（外圍模特）微信181-8279-1445誠(chéng)信外圍，十年老店太陽(yáng)點(diǎn)燃時(shí)，早期的演變太陽(yáng)系仍充滿了原始的氣體盤，它在包括氣態(tài)巨行星在內(nèi)的行星的形成和演變中發(fā)揮了重要作用。
在20世紀(jì)末，科學(xué)家們開(kāi)始相信，氣體巨行星最初是以整齊、緊湊、均勻間隔的軌道繞著太陽(yáng)運(yùn)行。然而木星、土星和其他的行星卻早已沉淀為相對(duì)長(zhǎng)方形、錯(cuò)位和分散的軌道。
所以現(xiàn)在研究人員的問(wèn)題是為什么？
2005年，一個(gè)國(guó)際科學(xué)家小組在《自然》的三篇里程碑式的論文中提出了這個(gè)問(wèn)題的答案。該解決方案最初是在法國(guó)尼斯提出的，被稱為尼斯模型。它假設(shè)這些行星之間存在著不穩(wěn)定性，一組混亂的引力相互作用進(jìn)而最終使它們走上了目前的道路。
Jacobson說(shuō)道：“這是人們對(duì)早期太陽(yáng)系思考方式的一次構(gòu)造性轉(zhuǎn)變。”
雖然尼斯模型仍是一個(gè)領(lǐng)先的解釋，但在過(guò)去的17年里，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了新的問(wèn)題--什么引發(fā)了尼斯模型的不穩(wěn)定性。
比如人們最初認(rèn)為氣態(tài)巨頭不穩(wěn)定發(fā)生在孕育太陽(yáng)系的那個(gè)原始?xì)怏w盤散開(kāi)后的數(shù)億年。但較新的證據(jù)表明它發(fā)生得更快。這也提出了關(guān)于作為地球家園的太陽(yáng)系內(nèi)部如何演變的新問(wèn)題。
Jacobson跟中國(guó)浙江大學(xué)的Beibei Liu和法國(guó)波爾多大學(xué)的Sean Raymond合作以幫助找到了一個(gè)跟不穩(wěn)定如何開(kāi)始有關(guān)的解決方案。該團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)新的觸發(fā)器。
“我認(rèn)為我們的新想法可以真正放松該領(lǐng)域的許多緊張局勢(shì)，因?yàn)槲覀兲岢龅氖且粋€(gè)非常自然的答案，即巨行星的不穩(wěn)定性是何時(shí)發(fā)生的，”Jacobson說(shuō)道。
新觸發(fā)器
這個(gè)想法始于Raymond和Jacobsen在2019年的一次談話。他們的理論是，氣體巨行星可能是因?yàn)樵細(xì)怏w盤的蒸發(fā)方式而被設(shè)定在它們目前的路徑上。這可以解釋這些行星是如何在太陽(yáng)系演化過(guò)程中比尼斯模型最初假設(shè)的時(shí)間更早地?cái)U(kuò)散開(kāi)來(lái)的，甚至可能沒(méi)有不穩(wěn)定因素把它們推向那里。
Raymond表示：“我們想知道尼斯模型是否真的有必要解釋太陽(yáng)系。我們提出了這樣一個(gè)想法，即巨行星可能會(huì)在圓盤消散時(shí)通過(guò)‘反彈’效應(yīng)擴(kuò)散出去，也許從來(lái)沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)不穩(wěn)定。”
Raymond和Jacobsen隨后聯(lián)系了Liu，后者通過(guò)對(duì)氣體盤和大型系外行星--其他太陽(yáng)系中的行星--靠近其恒星運(yùn)行的廣泛模擬率先提出了這種反彈效應(yīng)的想法。
Liu指出：“我們太陽(yáng)系的情況略有不同，因?yàn)槟拘恰⑼列恰⑻焱跣呛秃Ｍ跣嵌挤植荚诟鼘挼能壍郎稀＝?jīng)過(guò)幾次反復(fù)的頭腦風(fēng)暴，我們意識(shí)到，如果氣體盤從內(nèi)向外消散，這個(gè)問(wèn)題就可以得到解決。”
Raymond稱，研究小組發(fā)現(xiàn)，這種由內(nèi)向外的耗散為尼斯模型的不穩(wěn)定性提供了一個(gè)自然的觸發(fā)因素。“我們最終加強(qiáng)了尼斯模型，而不是破壞了它。這是一個(gè)有趣的例子，說(shuō)明了測(cè)試我們的先入為主的想法并跟隨結(jié)果，無(wú)論它們指向哪里。”
有了新觸發(fā)器，不穩(wěn)定期開(kāi)始時(shí)的畫面看起來(lái)是一樣的。目前仍有一個(gè)新生的太陽(yáng)被氣體和塵埃云包圍著。少數(shù)年輕的氣體巨頭則圍繞著恒星并以整齊、緊湊的軌道穿過(guò)那片云。
“所有的太陽(yáng)系都是在氣體和塵埃盤中形成的。這是恒星如何形成的一個(gè)自然副產(chǎn)品，”Jacobson說(shuō)道，“但當(dāng)太陽(yáng)開(kāi)啟并開(kāi)始燃燒它的核燃料時(shí)，它產(chǎn)生了太陽(yáng)光、加熱了圓盤并最終將它從里到外吹走。”
這在以太陽(yáng)為中心的氣體云中產(chǎn)生了一個(gè)不斷增長(zhǎng)的洞。隨著這個(gè)洞的增長(zhǎng)，其邊緣掃過(guò)每一個(gè)氣體巨頭的軌道。根據(jù)研究小組的計(jì)算機(jī)模擬，這種轉(zhuǎn)變導(dǎo)致了必要的巨行星不穩(wěn)定性，且概率非常高。跟尼斯模型最初的數(shù)億年的時(shí)間線相比，這些大行星轉(zhuǎn)移到它們當(dāng)前軌道的過(guò)程也進(jìn)展迅速。
另外，新的觸發(fā)因素還引發(fā)了外太陽(yáng)系和內(nèi)太陽(yáng)系的物質(zhì)混合。地球的地球化學(xué)表明，這樣的混合需要在我們的星球還在形成過(guò)程中發(fā)生。
“這個(gè)過(guò)程真的會(huì)攪動(dòng)內(nèi)太陽(yáng)系，地球可以從中成長(zhǎng)，”Jacobson說(shuō)道，“這跟觀察結(jié)果相當(dāng)一致。探索不穩(wěn)定性和地球形成之間的聯(lián)系是該小組未來(lái)工作的一個(gè)主題。”
最后，該小組的新解釋還適用于我們星系中的其他太陽(yáng)系，在那里，科學(xué)家們已經(jīng)觀察到氣體巨頭以類似于我們?cè)谧约盒窍抵锌吹降呐渲脟@著它們的恒星運(yùn)行。
來(lái)自外太空的9號(hào)行星
雖然該團(tuán)隊(duì)的論文沒(méi)有強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)，但Jacobson指出，這項(xiàng)工作對(duì)有關(guān)我們太陽(yáng)系的最流行和偶爾激烈的爭(zhēng)論之一--到底又多少顆行星--有影響。
目前，答案是八顆，但事實(shí)證明，當(dāng)早期太陽(yáng)系有五顆氣態(tài)巨行星而不是四顆時(shí)，尼斯模型的效果略好。可悲的是，根據(jù)該模型，那顆額外的行星在不穩(wěn)定時(shí)期被錘子從我們的太陽(yáng)系扔了出去。
然而在2015年，加州理工學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)了可能還有一顆未被發(fā)現(xiàn)的行星在太陽(yáng)系外圍的工具的證據(jù)。這顆行星距離太陽(yáng)大概約有500億英里，比海王星遠(yuǎn)約470億英里。
不過(guò)目前仍沒(méi)有具體的證據(jù)表明這顆假設(shè)的行星--9號(hào)行星--或尼斯模型的“額外”行星確實(shí)存在。但如果它們真的存在，它們會(huì)不會(huì)是同一個(gè)？
Jacobson和他的同事們雖然無(wú)法用他們的模擬直接回答這個(gè)問(wèn)題，但他們可以做下一個(gè)最好的事情--知道他們的不穩(wěn)定性觸發(fā)器正確地再現(xiàn)了我們太陽(yáng)系目前的情況，他們可以測(cè)試他們的模型是否從四個(gè)或五個(gè)氣態(tài)巨行星開(kāi)始效果更好。