【地球诞生前,巨行星们有段不太和谐的过往[并不简单]】天文学家一直在尝试回答一个问题:太阳系行星轨道是怎么变成现在这样的?

最近,浙江大学研究员刘倍贝与法国波尔多大学和美国密歇根州立大学合作者提出了太阳系巨行星轨道演化的新模型。该模型回溯了巨行星的过往史,揭示了它们之间一段不“和谐”过往的原因,并认为这段历史发生在地球诞生之前。4月27日,相关成果刊登于《自然》杂志。

【巨行星的轨道曾经发生过剧变】

在很久很久以前,星际空间中的气体分子云坍缩,中心的部分形成了太阳,残余物质一边被太阳炙烤着,气体不断蒸发,一边绕太阳旋转。一个扁平的、充满气体的盘由此出现。

行星在盘内成长,并与盘中气体相互作用,轨道逐渐圆化并向着太阳迁移。对于盘外沿的太阳系四大巨行星来说,它们通过向内的迁移,逐渐在各种力量的拉扯中找到了平衡点,运动轨迹也慢慢平稳、规律起来。

“就像高速路上正常行驶的车辆,大家相对匀速,相互之间保持着适当的距离。”论文的通讯作者和第一作者刘倍贝告诉《中国科学报》。

但奇怪的是,按照这个想法推演,位于太阳系外侧的四个巨行星,轨迹并不会像如今这般。

“现今四大巨行星之间的距离比太阳系早期时更宽了。”刘倍贝说。

天文学家推测,在行星轨道演化的过程中,巨行星轨道曾经发生过剧变。

“就像车辆突然变速发生碰撞追尾等事件一样,车辆的间距被打乱了,原先有序的状态被打破了。”刘倍贝说。

可是,如此一来,又一个新的问题出现了:是什么让巨行星轨道发生了剧变?

图:太阳像巨型吹风机一般吹走原行星盘中的气体(图片来源:刘倍贝)

【著名模型留下的困惑】

对于巨行星轨道的剧变问题,天文学家们提出过各种模型,其中,最为流行的名叫“尼斯”模型(Nice)。

这个模型出现于2005年。当时,模型的创立者连发三篇《自然》论文,在天文学界轰动一时,模型也因为创立者来自于法国尼斯蔚蓝海岸天文台而得名。

然而,在轰动的同时,尼斯模型依然留有一些困惑。

目前天文学家认为,太阳系诞生早期,气体盘演化到晚期时,太阳辐射的高能光子直射在气体盘上,形成强劲的光压首先吹散了靠近太阳的气体,使盘的内部出现中空结构,之后,光压又由内向外逐步驱散盘中的剩余气体。

“这一过程被称为‘光致蒸发’。 太阳就好比一个巨型吹风机,不断吹走盘中的气体。”刘倍贝说。

尼斯模型认为,盘里的气体耗散后,巨行星与外部的星子盘(由直径为数公里到上百公里的星子组成)相互作用不断交换轨道能量,最终引发了巨行星轨道的动力学不稳定。

该模型还由此判断,因为巨行星与遥远星子交换能量的过程十分缓慢,所以巨行星轨道的剧变发生在太阳系诞生数亿年之后,属于“晚期不稳定”。

“地球在太阳系诞生后的3000万年至1亿年期间长成,如果如尼斯模型所预期,那么,巨行星轨道不稳定发生在地球形成之后,产生的强烈扰动会破坏地球的轨道,而这与现今观测到的情况不符。”刘倍贝说。

他告诉记者,巨行星的动力学不稳定会打破太阳系原有的平静,它们强大的引力扰动会迫使周围小天体不断撞向其他行星和卫星,在星体表面留下陨石坑。但研究月球的科学家发现,月球陨石坑有着广泛的年龄分布,小行星撞击事件 并没有在某一段时期突然增多。

【前人忽略的关键细节】

尼斯模型留下的困惑,也是刘倍贝一直在思考的问题。2019年的一天,刘倍贝收到了一封来自海外的电子邮件,这封邮件促成了他的此次研究。

“我们怀疑,太阳系巨行星轨道发生不稳定的时间有可能比尼斯模型预期的更早。”邮件中,国际上两位行星动力学专家把他们的想法告诉了刘倍贝。

这两位专家分别是法国波尔多大学教授肖恩·雷蒙德(Sean Raymond)和美国密歇根州立大学教授塞思·雅各布森(Seth Jacobson),他们后来成为了刘倍贝此次研究的合作者。

两位教授都看到了刘倍贝等人此前发表在国际期刊《天文学与天体物理学》杂志上的论文。论文中,刘倍贝等人研究了“为什么在其他的多行星系统里,很多超级地球行星并不是像太阳系行星这样平稳而有序地运转”,研究中他们提出一种“反弹”设想,认为原行星盘气体耗散导致行星轨道发生了重大变化,并使其脱离平稳状态。

雷蒙德和雅各布森都觉得论文很有启发,在一次见面中,他们分享了各自的想法,并决定给那篇论文的通讯作者刘倍贝发一封邮件。此后他们通过电子邮件、会议等各种形式开始了交流,随着讨论越来越深入,三人都觉得到这项研究意义重大。

讨论中,他们发现,前人的研究忽略了一个关键细节——气体盘耗散过程中,行星会受到气体作用力而发生反向运动。

“这一过程类似于打羽毛球,挥拍击打来球,羽毛球改变原有轨迹,反弹后随着拍面一起向外运动。”刘倍贝说。

通过理论计算,他们发现,由于靠近太阳内边界的地方炙热,气体快速耗散,当气体盘内边界由光致蒸发向外扩张时,原本向内迁移的行星改变运动方向,随内边界共同向外移动。

由于太阳系巨行星的质量不同,所以它们“反弹”后向外迁移的速率也不同,从而打破了彼此间原本和谐稳定的轨道距离。

【巨行星轨道不稳定发生在地球形成之前】

根据设想和理论计算的数据,他们进行了巨行星轨道演化的模拟实验。

实验结果显示,按照“反弹”模型的设想,原初四大巨行星与另一个冰巨星在气体盘耗散时,发生了大幅度轨道变化,冰巨星与木星发生碰撞后被甩出太阳系,而达到稳定的四大巨行星的最终轨道分布与现今观测吻合。

此外,他们的研究还表明,巨行星轨道的不稳定发生在太阳系诞生后约三百万到一千万年间。“也就是说,不同于尼斯模型的推测,我们认为,在地球诞生之前,巨行星轨道的不稳定情况就已经发生了。”刘倍贝说。

“巨行星轨道演化对其他行星、卫星和小天体的演化,地球以及生命的起源,宜居特性等多方面影响深远。”刘倍贝认为,新模型可以更好地解释后续形成的类地行星的的质量和轨道构型,这些都是它有别于传统模型之处。

对于这一研究成果,期刊的匿名评审人认为:“该模型很可能是太阳系演化理论中缺失的成分,文章新颖且意义重大。”

“未来我们还将进一步探究巨行星轨道演化对地球形成及其水起源的影响等问题。”刘倍贝说。https://t.cn/A6X7ESOk

【地球诞生前,巨行星们有段不太和谐的过往[并不简单]】天文学家一直在尝试回答一个问题:太阳系行星轨道是怎么变成现在这样的?

最近,浙江大学研究员刘倍贝与法国波尔多大学和美国密歇根州立大学合作者提出了太阳系巨行星轨道演化的新模型。该模型回溯了巨行星的过往史,揭示了它们之间一段不“和谐”过往的原因,并认为这段历史发生在地球诞生之前。4月27日,相关成果刊登于《自然》杂志。

【巨行星的轨道曾经发生过剧变】

在很久很久以前,星际空间中的气体分子云坍缩,中心的部分形成了太阳,残余物质一边被太阳炙烤着,气体不断蒸发,一边绕太阳旋转。一个扁平的、充满气体的盘由此出现。

行星在盘内成长,并与盘中气体相互作用,轨道逐渐圆化并向着太阳迁移。对于盘外沿的太阳系四大巨行星来说,它们通过向内的迁移,逐渐在各种力量的拉扯中找到了平衡点,运动轨迹也慢慢平稳、规律起来。

“就像高速路上正常行驶的车辆,大家相对匀速,相互之间保持着适当的距离。”论文的通讯作者和第一作者刘倍贝告诉《中国科学报》。

但奇怪的是,按照这个想法推演,位于太阳系外侧的四个巨行星,轨迹并不会像如今这般。

“现今四大巨行星之间的距离比太阳系早期时更宽了。”刘倍贝说。

天文学家推测,在行星轨道演化的过程中,巨行星轨道曾经发生过剧变。

“就像车辆突然变速发生碰撞追尾等事件一样,车辆的间距被打乱了,原先有序的状态被打破了。”刘倍贝说。

可是,如此一来,又一个新的问题出现了:是什么让巨行星轨道发生了剧变?

图:太阳像巨型吹风机一般吹走原行星盘中的气体(图片来源:刘倍贝)

【著名模型留下的困惑】

对于巨行星轨道的剧变问题,天文学家们提出过各种模型,其中,最为流行的名叫“尼斯”模型(Nice)。

这个模型出现于2005年。当时,模型的创立者连发三篇《自然》论文,在天文学界轰动一时,模型也因为创立者来自于法国尼斯蔚蓝海岸天文台而得名。

然而,在轰动的同时,尼斯模型依然留有一些困惑。

目前天文学家认为,太阳系诞生早期,气体盘演化到晚期时,太阳辐射的高能光子直射在气体盘上,形成强劲的光压首先吹散了靠近太阳的气体,使盘的内部出现中空结构,之后,光压又由内向外逐步驱散盘中的剩余气体。

“这一过程被称为‘光致蒸发’。 太阳就好比一个巨型吹风机,不断吹走盘中的气体。”刘倍贝说。

尼斯模型认为,盘里的气体耗散后,巨行星与外部的星子盘(由直径为数公里到上百公里的星子组成)相互作用不断交换轨道能量,最终引发了巨行星轨道的动力学不稳定。

该模型还由此判断,因为巨行星与遥远星子交换能量的过程十分缓慢,所以巨行星轨道的剧变发生在太阳系诞生数亿年之后,属于“晚期不稳定”。

“地球在太阳系诞生后的3000万年至1亿年期间长成,如果如尼斯模型所预期,那么,巨行星轨道不稳定发生在地球形成之后,产生的强烈扰动会破坏地球的轨道,而这与现今观测到的情况不符。”刘倍贝说。

他告诉记者,巨行星的动力学不稳定会打破太阳系原有的平静,它们强大的引力扰动会迫使周围小天体不断撞向其他行星和卫星,在星体表面留下陨石坑。但研究月球的科学家发现,月球陨石坑有着广泛的年龄分布,小行星撞击事件 并没有在某一段时期突然增多。

【前人忽略的关键细节】

尼斯模型留下的困惑,也是刘倍贝一直在思考的问题。2019年的一天,刘倍贝收到了一封来自海外的电子邮件,这封邮件促成了他的此次研究。

“我们怀疑,太阳系巨行星轨道发生不稳定的时间有可能比尼斯模型预期的更早。”邮件中,国际上两位行星动力学专家把他们的想法告诉了刘倍贝。

这两位专家分别是法国波尔多大学教授肖恩·雷蒙德(Sean Raymond)和美国密歇根州立大学教授塞思·雅各布森(Seth Jacobson),他们后来成为了刘倍贝此次研究的合作者。

两位教授都看到了刘倍贝等人此前发表在国际期刊《天文学与天体物理学》杂志上的论文。论文中,刘倍贝等人研究了“为什么在其他的多行星系统里,很多超级地球行星并不是像太阳系行星这样平稳而有序地运转”,研究中他们提出一种“反弹”设想,认为原行星盘气体耗散导致行星轨道发生了重大变化,并使其脱离平稳状态。

雷蒙德和雅各布森都觉得论文很有启发,在一次见面中,他们分享了各自的想法,并决定给那篇论文的通讯作者刘倍贝发一封邮件。此后他们通过电子邮件、会议等各种形式开始了交流,随着讨论越来越深入,三人都觉得到这项研究意义重大。

讨论中,他们发现,前人的研究忽略了一个关键细节——气体盘耗散过程中,行星会受到气体作用力而发生反向运动。

“这一过程类似于打羽毛球,挥拍击打来球,羽毛球改变原有轨迹,反弹后随着拍面一起向外运动。”刘倍贝说。

通过理论计算,他们发现,由于靠近太阳内边界的地方炙热,气体快速耗散,当气体盘内边界由光致蒸发向外扩张时,原本向内迁移的行星改变运动方向,随内边界共同向外移动。

由于太阳系巨行星的质量不同,所以它们“反弹”后向外迁移的速率也不同,从而打破了彼此间原本和谐稳定的轨道距离。

【巨行星轨道不稳定发生在地球形成之前】

根据设想和理论计算的数据,他们进行了巨行星轨道演化的模拟实验。

实验结果显示,按照“反弹”模型的设想,原初四大巨行星与另一个冰巨星在气体盘耗散时,发生了大幅度轨道变化,冰巨星与木星发生碰撞后被甩出太阳系,而达到稳定的四大巨行星的最终轨道分布与现今观测吻合。

此外,他们的研究还表明,巨行星轨道的不稳定发生在太阳系诞生后约三百万到一千万年间。“也就是说,不同于尼斯模型的推测,我们认为,在地球诞生之前,巨行星轨道的不稳定情况就已经发生了。”刘倍贝说。

“巨行星轨道演化对其他行星、卫星和小天体的演化,地球以及生命的起源,宜居特性等多方面影响深远。”刘倍贝认为,新模型可以更好地解释后续形成的类地行星的的质量和轨道构型,这些都是它有别于传统模型之处。

对于这一研究成果,期刊的匿名评审人认为:“该模型很可能是太阳系演化理论中缺失的成分,文章新颖且意义重大。”

“未来我们还将进一步探究巨行星轨道演化对地球形成及其水起源的影响等问题。”刘倍贝说。https://t.cn/A6X7ESOk

上海交大教授陆銘说:所有的政策要善待打工人,而不是向着有钱人。只有对穷人好了,城市才有未来!

努力缩小贫富差距,通过税收等政策,实现抑制富济贫,可使中国广大人民群众都有充裕的钱花,这样才能实现消费拉动经济增长!才能使社会长治久安!

上个世纪三十年代的世界性经济大危机,就是因为西方垄断资本家,把社会上的钱都抢到了自己手中,老百姓手中没有钱,社会就没有消费,社会没有消费,各行各业就得停工!

于是美国就通过大搞基建来扩大就业,增加人民的收入,以此摆脱经济危机。而日本、德国则通过大力发展与军事工业有关的重工业,来扩大就业,增加人民收入。但是德、日的这种扩军备战的经济模式,则使他们走上了侵略战争之路!

我们的每一座城市,都要平等对待每一个劳动者,国家才有希望。#财经#


发布     👍 0 举报 写留言 🖊   
✋热门推荐
  • @法制日报 @青海政法 @青海法制报 @青海共青团 @青海普法#我在岗位上##我愿意为你守护#【我在岗位上】杭州站派出所送福啦!忠诚铸警魂,热血护平安杭州站派出
  • [cp]在搜金泰亨的废物队友田柾国吗 田柾国的光辉岁月带吻痕上综艺、公开掏d第一人常年霸占奶味怒赞榜top接二连三上法制新闻第一人让nh粉丝情愿收回荣誉勋章第一
  • 校园霸凌的事情没有发生在我们这些旁观者身上,我们就无法体会其中的黑暗和心酸,也许你的一句制止,就是受欺凌者的反抗的动力。所以看完时代少年团新歌《哭泣的游戏》mv
  • #桔可JUKKE[超话]##周周赚钱动态##+v:zzbb8886666# 我的苏禾‬五月财‮收富‬入​‎ ͏ 支付宝到账2⃣️9⃣️2⃣️8⃣️9⃣️两个号的
  • 从我自己和身边的孩子的都是野蛮生长的过程来看,每一代人都有自己的伤痛,老一辈人文化程度不高,受传统世俗观念影响很大,并且承受了统一的社会性伤痛(缺衣少食)在他们
  • 小时候盼着长大总认为会怎样怎样☞长大了才发现原来世界是这个样子的☞没有一劳永逸也没有桃花源☞有的只是你需要为了你的欲望你的梦想你的需求你想要的一切而去不断的努力
  • #XYG电子竞技俱乐部[超话]##我的张小橘# 因为热爱钟情大仙和XYG,所以大家聚在了这里,在这里祝大家都可以快快乐乐,迎接接下来弟弟们的每一场比赛,用尽全力
  • 听说大浩翔总素不好好ci饭,都饿成瘦皮卡鸟,窝们皮卡丘丘就素要圆嘟嘟de才更可爱嘛小浩翔在则里为泥制定惹一份增肥计划,窝就先替你一吃究竟啦[哈哈]饭前去浆果林里
  • 祝欣欣万事顺意[赞啊]心想事成[许愿星]平安喜乐追星顺利[送花花]抽奖必中[打call]15岁的你要比14岁更开心噢#时空中的绘旅人[超话]##路辰[超话]#✨
  • 两年后,女儿培培拥抱爸爸塑像的视频在网上流传,意外引发一场关于张晓林和他所做的公益的是非之争。是是非非据媒体报道,张晓林是江苏如皋人,2014年因为一次偶然的自
  • 在一周前的丹麦公开赛上,中国队仅收获男双1枚金牌,表现不尽如人意,尤其是男单首轮的全军覆没,传统优势项目女双未进4强令人意外。因为柴飚/王懿律退赛,本来应参加资
  • 维持女配的尊严:⭐️⭐️⭐️半吧我觉得达不到别人的强推说的非常好看这文最开始的30%左右真的很无聊中期的友情才开始有点意思小伙伴们都挺可爱的 鹭鹭真的都很好
  • 9⃣️-1⃣️7⃣️第二天去了天门山,买的a线,西线走完了,东线走了一半,累得不行呀~ 今晚破防的一件大事就是逛街碰到了一件超级超级超级喜欢的衣服但是要35
  • 难忘当初夕阳下接近,投怀偎倚牵我心,红唇轻张难再让我深深吻,在我心中独自留痕。01.一片痴作曲:黎小田作词:郑国江编曲:黎小田可会知,在我的心中你是那样美,可会
  • 若可,让爱溢出,淌成温暖,在流年里许一场春暖花开,带着阳光和雨露的清新,与花香相拥,与时光对饮,以风的洒脱笑看过往,以莲的恬淡随遇而安,在春花秋落间,期许岁月静
  • #韩娱跳蚤市场[超话]# 挂人❗️❗️❗️p1车主 p2物主 p3物主xhs昨天晚上有姐妹(B位)在xhs看到了这个盘 总金额加了车主帮她宣车 等车拼完的时候
  • 站在钟鼓楼瞭望,祖厉河波光粼粼,亲水平台草密花茂,滨河路车水马龙,汉唐街成熟活跃,一片繁华景象,一派气象万千……在会宁人心中,祖厉河、汉唐街已然是众所公认的城市
  • #沈梦瑶[超话]##沈梦瑶# 真是不知道该如何表达这种心情了就是说 一个巨冷漠的人巨自闭的人 一次又一次的被燃到被感动到 一次又一次的说尽力了只能这样了然后超
  • #字字不讲人# 我买的第一辆车,我很喜欢,也特别爱惜,甚至可能会到不舍得踩油门的那种地步,更别提任何坏情绪导致暴力驾驶什么的,一辆92标号的车在我开的那几年我都
  • 这是我们在一起的225天,日子过得好快,我的宝贝已经7个半月了 妈妈明天就要上班了 虽然有千万个舍不得但是我还是要去 因为我想挣钱给你买最好的东西 要上班了肯定