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太阳系或曾有第五颗气态巨行星

2015-08-16 09:00  谷应科技   谷应科技  

   谷应科技讯 科学家们的最新研究发现,在我们太阳系的早期可能曾经还有过另外一颗行星,后来可能是在与海王星的冲撞中离开了太阳系

   我们的太阳系曾经一度充满了小行星,但随着几颗气态巨行星抵达各自当前的轨道位置,很多小行星都被带到了太阳系外侧区域。图为巨行星轨道转变期间小天体位置的变化模拟图

   目前,新视野号飞船正以大约每小时5万公里的速度朝着太阳系外飞驰。科学家们希望这艘飞船能够近距离地对一颗甚至数颗柯伊伯带天体进行考察,这将大大加深我们对于这片遥远区域以及这里天体的了解。

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   新浪科技讯 北京时间8月14日消息,据英国《每日邮报》报道,科学家们的最新研究发现,在我们太阳系的早期可能曾经还有过另外一颗行星,后来可能是在与海王星的冲撞中离开了太阳系。据估算,如果这颗大行星没有被踢出太阳系,那么它应该是太阳系的第五颗气态巨行星,而时至今日,它曾经一度存在于此的线索仍然可以在太阳系的边缘地带找到。

   尤其引人注意的是,在柯伊伯带内一类被称作“kernel”的冰冻小天体群,它们的轨道显示独特的特征,暗示在太阳系历史上,木星曾经由于遭受强大的引力摄动影响而偏离过当前的运行轨道。这一情况表明,在当今的太阳系4颗巨型气态行星的基础上,原先可能还存在着另外一颗气态巨行星,它存在于太阳系的婴儿时期,但在很久之前便已经离开。

   大卫·纳斯沃尼(David Nesvorny)是美国宇航局西南研究所的一名天文学家,他在近日出版的《天文杂志》(AJ)上发表相关论文提出了这一观点。纳斯沃尼表示:“柯伊伯带内隐藏着线索。你可以看到它的结构,然后思考什么样的演化路径可能会产生出这样的结构。”

   这一被称作“kernel”的小天体群长期以来一直让天文学家们感到困惑,因为与柯伊伯带内的其他小天体不同,这些小天体的轨道和大行星很相似,并且相互之间靠的比较紧密。

   纳斯沃尼使用计算机模拟这些小天体的轨道,将时间倒推40亿年,试图弄清楚为何这群小天体会拥有如此不寻常的轨道。模拟的结果显示这些组成“kernel”的小天体是曾一度被海王星引力场捕获,并在海王星逐渐向太阳系外侧运动时被带到今天的轨道上的。

   在这一大转变的过程中,海王星的引力场影响下的大量小天体便跟随海王星逐渐远离太阳,海王星每围绕太阳运行一周,这些后来组成今天“kernel群”的小天体便围绕太阳运行两周。

   而根据纳斯沃尼的计算,当海王星最终抵达距离太阳约42亿公里,接近今天海王星轨道位置的时候,其轨道有向外侧发生了大约7.5亿公里的“跳跃”。

   这次轨道突变让“kernel 群”小天体最终脱离了海王星引力的控制,并最终在今天我们所见的轨道上停留下来。根据纳斯沃尼的计算结果,能够造成海王星这样诡异的轨道跳跃,并让“kernel 群”小天体脱离海王星引力控制的唯一可能原因就是附近存在的另外一个强大引力场——其强度应当是大行星级别的。

   然而计算也显示,太阳系中的其他几颗气态巨行星都不可能具备“作案”的条件,因为它们的轨道都不会与海王星交会,更不会以这种方式对海王星造成这样的影响。

   纳斯沃尼最早是在2011年,在试图解释“kernel群”小天体的存在原因时最早提出了一颗“失踪行星”的想法。而现在,他认为自己已经找到了可以解释整个过程是如何发生的机制模型。目前仍然不能确定太阳系可能存在的这“第五颗巨行星”的身上究竟发生了什么。但如果纳斯沃尼的计算是正确的,那么它极有可能是已经被永久性地踢出了太阳系。

   事实上,这也已经并非是天文学家们第一次提出关于太阳系中可能存在失踪大行星的想法了。今年一月份,西班牙马德里康普顿斯大学以及英国剑桥大学的科学家们曾经提出,必须假定在太阳系早期曾经至少还存在有两颗额外的大行星,如此才能解释海王星轨道附近小天体的分布情况。

   另外,就在去年,两名美国科学家在奥尔特云中发现了一颗编号为2012 VP113的矮行星级天体,它运行在太阳系外部边缘的遥远空间。这两名研究人员指出,这一天体的轨道参数显示其可能受到了一颗目前尚未被发现的“超级地球”级别的大行星的引力干扰,这颗未知大行星的质量可能高达地球质量的10倍左右。

   而随着美国宇航局新视野号探测器飞过冥王星,这艘飞船将很快进入柯伊伯带区域。目前这艘飞船正以大约每小时5万公里的速度朝着太阳系外飞驰。科学家们希望这艘飞船能够近距离地对一颗甚至数颗柯伊伯带天体进行考察,这将大大加深我们对于这片遥远区域以及这里天体的了解。

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