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热木星变身"杀手星球" 45亿年前地球险些被扼杀

http://www.kexue.com 2012-05-16 09:28:38 腾讯科学  发表评论


木星这颗具有318倍地球质量的12月“圣诞之星”却掩盖了一个恐怖的事实 

  据国外媒体报道,在今年底,地球将运行至最靠近木星的轨道上,这颗巨型气态行星在夜空中将与金星的亮度相媲美。毫无疑问,2012世界末日的狂热追随者或将其比喻为那颗即将与地球相撞的尼布鲁小行星。但木星这颗具有318倍地球质量的12月“圣诞之星”却掩盖了一个恐怖的事实,在45亿年前差点将地球扼杀。

  根据美国国家航空航天局开普勒系外行星望远镜对其他行星系统的调查后最新得出的结论,天文学家小组发现在行星系统中,很少存在地球大小类似的行星与热木行星同时出现的情况,而系外行星系统中的热木行星轨道都较为靠近它们的恒星,公转周期甚至仅数天,而太阳系中的木星则需要12年。该现象出现的可能原因是这些热木行星以某种方式从距离恒星较远的轨道迁移至较近的轨道上,而在较远的轨道上,一般富集着冰和轻量气体,它们可凝聚到固体行星的表面。

  开普勒系外行星探测器虽然不能直接拍到行星,但是可通过凌日法发现行星的存在,比如当六月发生的金星过境等天象。在开普勒传回的数据中,有63颗热木行星的候选研究对象,但是研究小组目前还没有发现这些行星系统中存在较小岩质行星的证据。由于热木行星的轨道距离恒星较近,因而其公转周期也较短,科学家们可确定它们的过境时间,如果过境时间出现微小的变化,这就意味着在它附近还存在另一颗较小的行星,后者的较弱的引力会对体积巨大的气态行星轨道构成影响。

  但研究人员并没有探测到热木行星凌日时间的变化,这说明在热木行星周围缺少与地球质量相当的岩质行星,而当热木行星从较远的轨道向较近的轨道迁移时,可阻止较小的岩质行星形成。费米实验室的天体物理学家贾森斯特芬(Jason Steffen)所领导的研究小组已经将它们的研究结论发表在5月7日的美国国家科学院成果展上。

  当科学家小组将搜索范围继续扩大时,便发现了另一些相对与热木行星而言较小的行星,那就是“热海王星”,这类行星的轨道距离其主恒星较近,其质量大约为十五倍的地球质量。开普勒系外行星探测器的数据库中,研究人员找到222个热海王星行星,而其中有有两颗热海王星所在行星系统中可能存在与地球大小类似的岩质行星,其凌日时间受到其他引力效应的作用而出现微小延迟。

  此外,天文学家研究小组还模拟了当热木行星不迁移至距离恒星较近的轨道时可能出现的情况,即类木行星距离其主恒星的距离较远,但不会超过太阳系中木星的五个天文单位轨道半径。结果发现这种轨道环境下的行星系统只有大约10%的概率存在与类似地球大小相当的岩质行星,这表明系外行星系统中的热海王星与具有一定轨道半径的类木行星形成机制与热木行星截然不同。

  在我们的太阳系中,有越来越多的证据证明在太阳系早期发生了许多行星轨道迁移的事件,即轨道位于太阳系外侧的巨型行星向内侧轨道迁移的现象。而没有发生轨道迁移的小天体则逐渐向外侧轨道飘动,随着空间环境温度的进一步降低,它们大多是冰封的世界,最后形成了柯伊伯带,也就是现在冥王星所处的轨道位置。更重要的是,在上周根据美国国家航空航天局的星辰号小行星探测器的数据分析结果,在对小行星维斯塔以及其他迷你小行星的探索任务中,科学家们发现了在木星的引力影响下,小行星带上空间碎片可脱离其运行轨道飞向太阳系内侧,最终击中诸如地球这样的岩质行星。

  星辰号小行星探测器的数据分析还发现如果木星的轨道更接近椭圆形,那么太阳系的小行星带将穿过太阳系的内侧区域,很明显这种情况下地球将是一片废墟,这就如同星球大战中被死星击毁的奥德兰(Alderaan)行星。

  科学家希望发现早期太阳系中发生了何种事件使得木星等巨型气态行星不会往内侧轨道移动,如果早期太阳系形成时出现了大规模的螺旋气体,产生的密度波将围绕着新生的太阳,可导致轨道外侧诞生的木星如同一辆有轨电车,严格在其轨道上运行。另一种可能是早期太阳系中存在多个类似木星这样的行星,它们之间发生了如同弹珠游戏的引力拉锯,两个或者两个以上的巨型气态行星在彼此的引力作用下相互制衡,依照它们的轨道运行。但在这种引力拉锯的比赛中,失败者将被无情地踢出太阳系,或者坠入太阳。

  此前的天文观测中,咋看之下似乎有许多热木行星存在于大多数行星系统中。在2006年,隶属于美国国家航空航天局的哈勃空间望远镜在观测银河系“心脏”时发现了16颗热木行星,根据统计数据表明,我们的银河系中大约存在至少70亿颗热木行星。而银河系中大约有1000亿颗行星,相比之下热木行星还是比较罕见的,同时也意味着银河系中有许多与地球类似的行星在它们的行星系统中游荡。(Everett/编译)

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