科学探索|新研究揭示太阳系开始时的不稳定性对神秘“9号行星”的影响( 二 )


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Raymond和Jacobsen随后联系了Liu,后者通过对气体盘和大型系外行星--其他太阳系中的行星--靠近其恒星运行的广泛模拟率先提出了这种反弹效应的想法 。
Liu指出:“我们太阳系的情况略有不同,因为木星、土星、天王星和海王星都分布在更宽的轨道上 。经过几次反复的头脑风暴,我们意识到,如果气体盘从内向外消散,这个问题就可以得到解决 。”
Raymond称,研究小组发现,这种由内向外的耗散为尼斯模型的不稳定性提供了一个自然的触发因素 。“我们最终加强了尼斯模型,而不是破坏了它 。这是一个有趣的例子,说明了测试我们的先入为主的想法并跟随结果,无论它们指向哪里 。”
有了新触发器,不稳定期开始时的画面看起来是一样的 。目前仍有一个新生的太阳被气体和尘埃云包围着 。少数年轻的气体巨头则围绕着恒星并以整齐、紧凑的轨道穿过那片云 。
“所有的太阳系都是在气体和尘埃盘中形成的 。这是恒星如何形成的一个自然副产品,”Jacobson说道,“但当太阳开启并开始燃烧它的核燃料时,它产生了太阳光、加热了圆盘并最终将它从里到外吹走 。”
这在以太阳为中心的气体云中产生了一个不断增长的洞 。随着这个洞的增长,其边缘扫过每一个气体巨头的轨道 。根据研究小组的计算机模拟,这种转变导致了必要的巨行星不稳定性,且概率非常高 。跟尼斯模型最初的数亿年的时间线相比,这些大行星转移到它们当前轨道的过程也进展迅速 。
另外,新的触发因素还引发了外太阳系和内太阳系的物质混合 。地球的地球化学表明,这样的混合需要在我们的星球还在形成过程中发生 。
“这个过程真的会搅动内太阳系,地球可以从中成长,”Jacobson说道,“这跟观察结果相当一致 。探索不稳定性和地球形成之间的联系是该小组未来工作的一个主题 。”
最后,该小组的新解释还适用于我们星系中的其他太阳系,在那里,科学家们已经观察到气体巨头以类似于我们在自己星系中看到的配置围绕着它们的恒星运行 。
来自外太空的9号行星
虽然该团队的论文没有强调这一点,但Jacobson指出,这项工作对有关我们太阳系的最流行和偶尔激烈的争论之一--到底又多少颗行星--有影响 。
目前,答案是八颗,但事实证明,当早期太阳系有五颗气态巨行星而不是四颗时,尼斯模型的效果略好 。可悲的是,根据该模型,那颗额外的行星在不稳定时期被锤子从我们的太阳系扔了出去 。

科学探索|新研究揭示太阳系开始时的不稳定性对神秘“9号行星”的影响
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然而在2015年,加州理工学院的研究人员发现了可能还有一颗未被发现的行星在太阳系外围的工具的证据 。这颗行星距离太阳大概约有500亿英里,比海王星远约470亿英里 。
不过目前仍没有具体的证据表明这颗假设的行星--9号行星--或尼斯模型的“额外”行星确实存在 。但如果它们真的存在,它们会不会是同一个?
Jacobson和他的同事们虽然无法用他们的模拟直接回答这个问题,但他们可以做下一个最好的事情--知道他们的不稳定性触发器正确地再现了我们太阳系目前的情况,他们可以测试他们的模型是否从四个或五个气态巨行星开始效果更好 。