很久以前,太陽系中巨行星的重組可能有助於地球擁有月球。
幾十年來,行星科學家假設木星、土星、天王星和海王星誕生時距離太陽更近,而這些行星之間的引力相互作用將他們推向當代的軌跡(序號:5/10/22)。 但那顆「巨行星軌道不穩定」的時間是什麼? 很難確定。
行星科學家亞歷山德羅·莫比德利(Alessandro Morbidelli) 於10 月5 日在聖安東尼奧舉行的美國天文學會行星部門會議上報告稱,對隕石數據的分析表明,不穩定現象發生在太陽系開始形成後6000 萬至1 億年之間。 這個時間也大致與月球被認為是在一顆火星大小的行星撞上我們自己的行星後形成的時間一致。
巨行星的不穩定性與太陽系的徹底重塑、彗星庫的形成、小行星帶的塑造有關,? 法國尼斯藍色海岸天文台的莫比德利說。 “了解它發生的時間意味著確定太陽系歷史上的一個里程碑。”
巨行星遷移由 Morbidelli 及其同事於 2005 年首次提出,一個被廣泛接受的假設解釋了很多關於太陽系的事情。 特別是,巨行星沿著彼此傾斜的稍微拉長的軌道運行。 但對其他行星系統的觀察和行星形成的電腦模擬表明,巨行星通常是在圓形且共面的較近軌道上形成的。 莫比德利和其他人透過模擬表明,如果太陽系中的巨型行星是這樣形成的,它們就不會保持這種狀態。 引力相互作用最終會將行星撞入它們今天的軌道。
起初,研究團隊認為這種不穩定性發生在太陽系誕生後約 6 億年。 那個時間意味著巨行星的遷移也可以解釋明顯的小行星撞擊類地行星的? 水星、金星、地球和火星? 阿波羅太空人帶回的月球上的隕石坑和月球岩石就證明了這一點。 然而,最近的研究對這場「月球災難」的真實性提出了質疑。
現在,莫比德利懷疑軌道不穩定來得更早。 他的推理始於一種罕見的隕石,稱為 EL 頑火輝石球粒隕石。
這些隕石中的元素混合表明,它們一定是一個直徑數百公里的大型岩石體的殘餘物,誕生於曾經圍繞太陽旋轉的塵埃盤中的類地行星附近。
然後,在 2022 年,莫比德利和同事證明,今天登陸地球的任何這些頑火輝石都必須來自來自小行星帶中的一些碎片的集合火星和木星之間。 阿索爾是眾多小行星之一,很久以前它與帶中的其他物體相撞,這些碎片全部從阿索爾身上脫落。 總而言之,這一系列物質加起來構成了一顆直徑約 60 公里的小行星? 比最初認為形成頑火輝石的小得多。 這意味著阿托爾一定只是那個更大的岩石天體的一部分,是在距離太陽更近的地方發生碰撞而摧毀的。
“問題是,哪種動力機制可以讓Athor植入小行星帶?” 莫比德利在會上表示。
他嘗試了幾種可能性的電腦模擬,但到目前為止,似乎只有巨大的行星不穩定才能將阿托送入小行星帶的穩定軌道。
莫比德利說,這種情況不可能早於太陽系誕生後 6,000 萬年發生。 頑火輝石球粒隕石中的放射性元素表明,在此之前它們的母體正在緩慢冷卻,這意味著它仍然很大。 它尚未與正在形成的類地行星攪動的眾多其他星子之一相撞。
另一方面,模擬顯示不穩定現像不可能晚於太陽系開始後約一億年發生。 2018 年的一項研究得出結論,如果巨行星稍後遷移,一對被稱為帕特羅克洛斯-墨諾提烏斯(Patroclus-Menoetius) 的小行星將跟隨木星繞太陽公轉,同時相互繞行。被拉開。
這個 6000 萬到 1 億年的窗口使得不穩定成為轉移能源的主要嫌疑人。一顆假設的行星撞擊地球,創造月亮(序號:3/15/23)。 時機似乎正確,? 馬裡蘭州勞雷爾約翰霍普金斯大學應用物理實驗室的天體物理學家馬修克萊門特說,“太陽系的早期歷史中發生了很多事情。” 然而,從動態角度來說,我們沒有足夠的理由相信月球形成撞擊之後情況已經發生了很大變化。
但他警告說,莫比德利的估計是基於「一顆小行星分裂的一個數據點,該小行星的碎片偶然碰巧到達了地球」。
儘管如此,[新結果]實際上是基於一些真實數據,即使它是間接的,而不僅僅是計算機模型,這很好? 行星科學家約翰錢伯斯說。 但他有疑問。 “他們認為,除了形成月球的巨大撞擊之外,當類地行星的形成或多或少完成時,這種情況就發生了,” 華盛頓特區卡內基科學研究所的錢伯斯說,“但是,它很有可能會擾亂類地行星的軌道,並可能導致其中一些相撞,” 目前的行星排列表明這並沒有發生。
錢伯斯和馬修斯都研究了軌道不穩定發生的更早的情景,即太陽系開始後幾百萬年。 早期的不穩定時期將有助於解釋太陽系的一個突出謎團:與地球和金星相比,火星的尺寸相對較小。 這是因為,在火星的大小達到或更大之前,不穩定現象會將火星軌道附近的許多物體移走。 莫比德利團隊的新結果似乎排除了解決方案。
“我準備好依賴證據了,” 錢伯斯說。 但他還沒有被說服,因為太陽系目前結構的許多方面都必須與這顆巨大行星不穩定的任何日期一致。
克萊門特同意。 “如果不穩定發生在5億年,就會出現問題。” 如果事情發生在他們說發生的時候,我們仍然需要解決一些問題,? 他說。 如果它發生在行星形成後的最初幾百萬年裡,仍然存在問題。 這個故事還沒講完。