作者:唐凤 来源:中国科学报 发布时间:2020/1/22 20:26:31
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太阳系诞生之初一片狼藉
 
 
太阳系诞生之初曾一片混乱,月球的伤疤使许多行星学家相信,这场“风暴”发生在大约39.5亿年前。但是,据《科学》杂志报道,一个新时间轴似乎推翻了这一理论,将混乱发生时间大大提前。近日,几篇新论文探讨了引发太阳系早期不稳定的原因及影响。
 
原始气体和尘埃形成行星后,巨大行星慢慢开始相互拉扯,进而使它们的轨道失去平衡,这不但把冥王星等推入遥远的柯伊伯带,还可能引发了较小天体撞击内行星。行星学家认为“动乱”发生在太阳系形成6.5亿年后,但该理论存在一个缺陷:水星、金星、地球和火星可能无法在攻击中幸存下来。
 
在过去的几年里,一个新时间轴开始出现,它将混乱时间提前到太阳系诞生后不到1亿年,甚至可能只有1000万年。
 
20年前,科学家认识到行星的迁移造就了现代太阳系。法国蔚蓝海岸大学行星科学家Alessandro Morbidelli及合作者提出的尼斯模型显示,在巨大的行星从气体盘中形成后,木星便把它的行星“小伙伴”拉进了一个共振的轨道链;然而当失去气体阻隔后,行星们便会相互拉扯碰撞。
 
如今,在Icarus发表的一篇论文中,Morbidelli等人指出,“姗姗来迟”的混乱可能不会起作用。计算机模型显示,如果混乱期来得太晚,那么海王星和环绕在其轨道之外的行星盘之间会存在一个巨大缺口。但该缺口很少出现在模型中,Morbidelli说,这就表明灾难不可能推迟。
 
行星科学家还在探索早期的大灾难如何解释太阳系的奇怪特征。美国卡内基科学研究所的Matthew Clement等人已经在计算机模拟中表明,在太阳系形成后不到1000万年开始的不稳定状态,会让内行星平静地合并在一起,也会冲刷掉火星和小行星带附近的行星形成物质,这就解释了它们奇怪的低质量。
 
近日,Clement等人发表在《皇家天文学会月刊:快报》的一篇论文表明,临近不稳定时期结束时,土星开始远离木星,它们之间最后一次拉扯可能会将远离轨道平面的小行星抛离轨道,从而造成小行星带目前紧凑的结构。“我们简化了整个故事。”Clement说。
 
尽管如此,劳伦斯·利弗莫尔国家实验室地球化学家Thomas Kruijer认为,这些细节仍存在很大争议。几乎没有直接证据证明不稳定时期发生在太阳系形成早期,至少有两种场景能够解释岩石行星是如何幸存下来的。但是Kruijer也认为,在太阳系的前1亿年里发生过一次撞击是可能的。
 
科学家正在寻找更多观测资料,以便分析在最初的1亿年里发生了什么,这些资料可能来自小行星样本、原始小行星群,也可能来自月球和火星上的陨石坑。“现在的问题是,这一切发生在何时?”Morbidelli说,“说实话,我们不知道。”
 
 
https://doi.org /10.3847/1538-3881/aaf21e
 
 
 
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