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新研究推测：早期太阳系充满“动荡”
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科学人 网站
2005-06-05
新华社洛杉矶5月25日电
由美国、法国和巴西科学家组成的一个研究小组25日说，他们建立的一个数学模型显示，早期太阳系里曾发生过剧烈的行星迁徙活动，土星、木星、海王星、天王星轨道变迁，互相影响，造就了太阳系今天的面貌。
根据这个模型，科学家们试图解答太阳系中看似互不相关、但用传统理论难以解释的3个天文现象，并取得了与观测相符的结果。他们为此发表3篇论文，文章刊登在最新一期英国《自然》杂志上。主持研究的美国西南研究所科学家哈罗德·利维森说，这一模型与观测结果如此相符，使他们自己都感到惊喜。
其中第一篇论文涉及太阳系大行星的轨道偏角。理论上行星围绕太阳旋转的轨道应是同心而且共面的圆形轨道，但事实上，木星、土星和天王星的轨道各有不同的偏心率，而且土星、天王星和海王星的轨道平面各有倾角。
传统理论认为这是太阳系外大行星影响的结果。但利维森等人的新模型认为，早期太阳系中行星都在共面的近似圆形轨道上运行，但由于受到星子（宇宙粒子团形成的过渡天体）的影响，木星和土星轨道发生变化，在某些时候土星公转周期恰好是木星的两倍（即1：2轨道共振），由于太阳系中各天体引力的影响，木星和土星都偏离了圆形轨道开始迁徙，其轨道最后变成现在的椭圆形。
第二篇论文描述了木星特洛伊小行星的形成。特洛伊小行星是两群小天体，它们分布在木星的公转轨道上，分别位于木星两侧约六分之一个圆周的地方。传统理论认为，特洛伊小行星是由木星附近的星子形成的，伴随着木星的成长而被其引力俘获。但这一理论无法解释特洛伊小行星带的轨道平面倾角。
新模型认为，特洛伊小行星带是在相对更遥远的地方形成的，但木星和土星发生1：2轨道共振、木星开始长途迁徙的时候，木星搅乱了这些小行星原本的运动，它们被木星引力“带动”到大致相同的公转轨道上。利维森说，这一模型能比较满意地解释特洛伊小行星带的轨道。
第三篇论文推测了月球“迟到的大轰炸”的成因。距今约39亿年前，也就是太阳系行星形成7亿年的时候，月球表面曾受到小行星、彗星等的密集撞击，被称为“迟到的大轰炸”。它为何发生，此前还没有圆满的解释。
利维森等人也从行星迁徙的角度推测“迟到的大轰炸”。他们推算出，由于木星和土星的迁徙，质量较轻的天王星和海王星被“推”到了太阳系轨道外侧，而星子被突然“压”到内侧，这也引起小行星带的剧烈扰动，地球附近的小行星就和地球、月球发生了激烈的“冲撞”，对月球来说，这就好比一场大轰炸。
[人民网]
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