首页 > 范文大全 > 正文

当行星东奔西窜时

开篇:润墨网以专业的文秘视角,为您筛选了一篇当行星东奔西窜时范文,如需获取更多写作素材,在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享!

“星尘”带来的线索

我们的太阳系中有行星,它们沿着固定的轨道,围绕太阳有序运转。太阳系行星的这种格局已经持续了30多亿年,如钟表的运作一样稳定,而且这种钟表式的运行模式将雷打不动地持续下去。

然而,“钟表模式”只是存在于科学计算中的理想情况,现实情况远比理想模型复杂。行星不可能只受到太阳的引力,它们彼此也会相互作用。虽然这种作用很微弱,但只要有足够的时间,它们也许会以复杂并且出人意料的方式积累起来,进而产生惊人的效果,甚至使行星轨道迁移,改变太阳系的格局。其实,牛顿早已看到了“钟表模式”的粗糙之处,但是这个复杂的多体问题超出了人类的计算能力,所以他束手无策,只好说“上帝会时不时地出手校正这座天体大钟”。

在很长的一段时间内,没有人见过行星迁移的实际证据,于是“钟表模式”便沿袭下来,直到2004年,美国宇航局的“星尘”探测器从“维尔德2”彗星搜集到了尘埃(人类首次从彗星核中取样)。科学家发现,这些来自于海王星外极寒领域的尘埃竟然含有只在太阳附近1700度的高温中才能形成的矿物成分,这说明,太阳系内部曾经有过剧烈的天体迁移过程,以至于将内层的物质抛到了太阳系的外层。

这一发现重新唤起了科学家们对于太阳系格局的研究兴趣。根据对行星过去、未来轨道进行的模拟,科学家断定,太阳系初创时经历过一段狂暴的历史――行星的位置持续迁移,搅乱了整个太阳系,天体相互撞击,轨道混乱。我们今天看到的太阳系,就是由那段历史中的幸存者演化形成的,而在遥远的未来,行星迁移还会继续,混乱的状态会卷土重来,使整个太阳系土崩瓦解。

原始星云中的碰撞

太阳系的形成和演化始于46亿年前的一片巨大分子云。近邻的一个超新星发生爆炸,猛烈冲击了平静的分子云,将其粉碎、压缩,使其最终被引力所掌控。分子云开始收缩,吸入越来越多的气体,形成一个巨型旋转圆盘,位于中心的引力将分子云压缩成一个高温致密的球体,这个球体变得越来越热,开始燃烧,形成太阳。其余的尘埃和碎片形成了一个围绕恒星旋转的圆盘,这就是行星、卫星等天体萌芽的地方,被称为原行星盘。

原行星盘内的尘埃没有四散悬浮,而是会聚成一团,形成更大的尘粒,接着形成岩块、巨石、星子,最后形成了行星。当时的原行星盘内有数百颗年轻的行星,围绕着新太阳运行,那么它们如何发展成了今天的行星呢?很大程度上靠的就是不停地迁移和碰撞。

原行星盘内是非常拥挤的,行星会相互撞击,个头大的容易幸存下来,个头小的则难免粉身碎骨。某个庞然大物撞击了水星,撞掉了它一部分密度较低的外壳,只剩下了超大的铁质内核,使其成为太阳系中密度第二高的行星。地球也未能幸免,一个行星从侧面撞向了地球,溅出的碎片进入了环绕地球的轨道,最终聚集在一起形成了月球……这场行星互撞的闹剧持续了数亿年,水星、金星、地球、火星成了内太阳系行星的幸存者。剩余的碎片或者聚成了卫星,或者如同废料一样杂乱地堆在一起,形成小行星带。

行星间的大多数碰撞都发生在内太阳系,但是中太阳系中的天王星也受到了侧面撞击。一个和地球差不多大的行星脱离了轨道,撞向了天王星,将它的转轴撞歪,结果天王星的自转轴几乎躺在了黄道面上,它成为太阳系内唯一一颗“躺着”围绕太阳公转的行星。

背井离乡的远日行星

中太阳系中的行星都属于巨行星,它们的质量和体积都非常的大,主要成分是气体,木星的位置最近,向外依次是土星、天王星、海王星。天王星和海王星的位置非常遥远,被称为远日行星。那里接近太阳系的边缘,缺少热量,所以这两个远日行星由气体和冰组成。

太阳系行星的格局看上去是井然有序的――两个寒冷的冰球在最外边,四颗岩石行星在里边,中间是木星和土星。但天王星和海王星的位置如此偏远还是非常奇怪的,因为太阳系中的行星由原行星盘内的气体和尘埃形成,在离太阳这么远的地方,根本没有足够的物质可以形成较大的行星,那么它们为什么会出现在那里呢?

科学家认为,在太阳系初创的时候,天王星和海王星形成于拥有更多星际物质的木星和土星的轨道附近,而且那时的海王星比天王星更加靠近太阳。那里的巨行星受到附近小天体的作用,会缓慢地改变轨道,发生轻微的迁移,效果并不明显,直到土星的公转周期刚好变成了木星的两倍,这时木星和土星进入了“轨道共振”模式。在每一次的公转循环中,木星和土星都会周期性地来到彼此靠近的位置,触发强大的引力潮。这一“潮水”破坏了天王星和海王星的轨道,将它们冲向了太阳系的外层,经历了数亿年的迁移,这两颗背井离乡的行星才停在了今天所处的轨道。

“扫”出来的边界地带

天王星和海王星开始迁移,逐步进入太阳系的外层区域,其中海王星的迁移更加明显,它越过了天王星的轨道,成为离太阳最远的行星。在此过程中,它们需要艰难地穿过小行星群以及大量行星形成时残留的碎片。费了一些周折,两颗行星以不同的方式扫除了这些迁移道路上的障碍。

许多小行星和碎片被海王星推向外边,它们起到了“刹车”的作用,阻挡了海王星向外迁移的路线,使海王星慢慢减速停在了目前的轨道。这些天体(其中就包括冥王星和维尔德2)形成了柯伊伯带,因此,许多柯伊伯带中的稳定天体(比如类冥天体)都被海王星的引力束缚,与之形成了轨道共振。也就是说,受海王星引力的周期性影响,很多天体的公转周期与冥王星的公转周期形成简单整数比关系,冥王星以及其它一些类似冥王星的天体的轨道与海王星的轨道都形成了3:2的共振,这使它们的轨道在引力扰乱中保持稳定。

另外很大一部分质量较小的冰状天体则被海王星扫向太阳系内部,在这一过程中,这些微小的天体依次遇到了同样处于迁移过程中的天王星、土星,直至木星。由于木星强大的引力,这些微小天体又被分成了两部分:一部分被木星甩向太阳系外部,驶进了非常扁的高度椭圆轨道,形成了太阳系的边界地带――奥尔特星云;另一部分继续飞向内太阳系,成为了彗星。

大爆炸的洗礼

除了古柯伊伯带,行星的迁移也扰乱了木星和火星之间的小行星带,那里的小行星加入了远道而来的彗星行列,一起窜入内太阳系,制造了科学家称之为“后期重轰炸”的剧烈流星雨。

那是一场持续数亿年的真正的大轰炸。不计其数的流星撞向了月球和类地行星,留下了至今仍然可以找到的疤痕。月球表面布满了陨石坑,水星则被撞出了一个直径1300千米的卡路里盆地,地球肯定也不能幸免,但地质板块的漂移已掩盖了那些陨坑。

“后期重轰炸”是宇宙对地球最具破坏力的一次冲击。在这次冲击发生前,地球可能已经发展出完整的地壳,“后期重轰炸”过后,地壳又重新处于半熔化状态,早期地球形成的岩石都在这段时间内被重新熔化,以致在地球上再也找不到之前的岩石了。

但是,“后期重轰炸”带来的变化并不一定全是灾难性的,现在看来地球上大量的水,很有可能就是来源于那些携带着丰富水资源的彗星,另外,科学家也非常钟爱彗星有机物带来原始生命的观点,而且“后期重轰炸”消耗了大量危险的小天体,从此之后,地球再没有经历过能够彻底摧毁地球生命的撞击事件。

“后期重轰炸”使地球从一个不毛之地开始变成生命的摇篮,追根溯源,这竟然是始于太阳系内行星的迁移。

动荡的未来

行星运转在太阳系的初期狂暴而混乱,现在它们早已安定下来,但这个稳定的局面也只是假象。在未来,行星彼此间的引力,仍会逐渐打乱它们的轨道,使太阳系再度陷入动荡。

科学家通过超级计算机对太阳系中各行星将来的运动情况进行了模拟,结果显示,虽然水星有着所有行星中最大的轨道偏心率,但是在木星的作用下,水星的轨道偏心率还会增加,使其远日点更远,近日点更近,最终与金星轨道交错。即使水星和金星没有发生碰撞,两者的近距离交会也会把它们朝任何一个方向甩出去,由此造成整个内太阳系的混乱。科学家预言,火星可能会飞出太阳系,水星也可能会撞击地球。

我们的整个太阳系将会崩溃,它的诞生、演化和消亡终将伴随着行星的迁移而进行,但我们现在也完全无需恐惧,因为那将是30多亿年之后的事情了。