如果太陽系是一個游樂場,木星就是這個游樂場里的惡魔,太陽系中所有行星的命運,都掌握在它的手上,火星為什么出奇的小,月球為什么被炸了一臉的坑,地球為什么在一個恰好的軌道上,天王海王星為什么離太陽出乎意料的遠,太陽系長期解不開的謎題,原來都是木星的杰作!它還曾很任性的把一顆行星扔出了太陽系!這些難度系數這么高的事情他是怎么做到的呢?
木星是一顆氣態巨行星,它的質量是地球的300倍,體積是地球的1300倍,主要由氫和氦構成,木星可能的形成方式,有兩種,一種是跟太陽一樣,由原始星云由外向內塌縮而成,另一種是先形成一個巖核,然后由內而外的迅速包裹起厚厚的氣體層。可奇怪就奇怪在這里,不管是哪種形成方式,它都不應該出現在現在的軌道上!如果是氣體塌縮形成,它應該在比現在遠得多的地方,如果是先形成巖核,那它應該在比現在近得多的被稱為“雪線”的地方。木星為什么會出在現在這個奇怪的位置上,是誰把它放在那里的?
圖中黃色的虛線是太陽系的“雪線”左下角的藍色大球表示木星及其軌道
百思不得其解之后,科學家們開始觀測系外行星,希望從太陽系以外的行星上尋找線索。沒想到不看不知道,一看嚇一跳,現實竟然比科幻小說還要離奇!在觀測了幾千個系外行星之后,科學家們發現,其他恒星系統中像木星一樣的氣態巨行星,居然都在距離他們的恒星非常近的地方,比地球水星距離太陽還要近!這些行星繞他們的恒星旋轉一周的時間短至幾小時到幾天。這就奇了怪了,不僅木星,其他星系的氣態巨行星居然也沒有一顆在他們應該在的位置上!這到底是為什么?
為什么說這些行星的位置都是錯誤的?回顧一下,上面我們說過,像木星一樣的氣態巨行星,有兩種形成方式,一是原始星云塌縮,二是先形成固態巖核,可是,第一,在距離恒星那么近的距離,星云都被恒星吸收了,根本沒有足夠的原始星云物質供這些氣態巨行星吸收形成,第二,要形成巖核,需要有冰和塵埃,可是,距離恒星很近的時候,溫度太高根本無法形成冰!所以,那些系外行星,處在距離他們的恒星那么近的距離上,是完全不靠譜的!
但事實就是事實,木星不在它應該在的地方,系外氣態巨行星也不在他們應該在的地方,面對這些事實,科學家們想破了腦袋,終于,他們發現只有一個合理的理論,可以解釋這些現象,除非這些行星并不是在現在的位置誕生的,而是誕生之后,經過軌道遷移才來到現在的位置!也就是說:行星的軌道并不是像我們以為那樣是固定的,而是會遷移的!這簡直不可思議,從幾百年前,我們就知道地球和太陽的距離從來沒變過,行星的軌道怎么會遷移呢?那不是亂套了?但是,經過許多驗證之后,我們發現這個理論無疑是正確的。在確認了這個事實后,我們終于知道了木星是如何在太陽系中翻手為云覆手為雨,主宰其他行星命運的了!
行星的軌道并非固定不變,而是存在遷移。
在太陽系誕生初期的5億年間,太陽系處于一個躁動不安的年代,在這個年代里,木星發生了大規模的軌道遷移,而正是這些軌道遷移,決定了以后長達幾十億年太陽系的樣子,和其他包括地球在內的所有行星的命運!
火星為什么小得離奇?火星、金星、地球,這三顆行星在太陽系中軌道距離相近,都是巖石行星,按理火星應該和金星地球的質量體積都差不多,但是它卻特別的小。這就是木星軌道遷移的杰作。
40多億年前,太陽系形成之初,空間中還彌漫著像濃霧一樣的許多星際物質,行星就靠吸收這些星際物質成長。木星在這些星際物質的吸引下,不斷的靠近太陽,而由于木星自身的引力作用,它就像一個太空中的掃地機器人一樣,所到之處,星際物質都被他吸個七七八八,在這個過程中,木星經過了火星,把火星身邊的星際物質,都吸跑了,導致火星沒有足夠的“糧食”成長,最后發育不良,形成了現在這樣小小的體型。
太空掃地機器人:木星
月球為什么滿臉是坑?月球表面有很多5億年前的古老大型隕石坑,是在猛烈迅速的撞擊下形成的,以前我們不知道這些坑是怎么形成的,在知道行星軌道遷移之后,我們才知道這些隕石坑的形成,也是拜木星所賜。
木星經過了火星之后,繼續在太陽系里兜風,這時候,如果沒有什么力量來阻止它一下,它恐怕會被一直吸引得跌進太陽里,幸好,這時,木星遇到了他的好朋友土星,土星用自己的引力,拉住了木星,然后,他們形成了一個引力共振,在太陽附近跳起了雙人舞,最后,在彼此的引力作用下,被彈回了太陽系的外圍。
木星的好朋友土星登場
木星和土星在彼此引力作用下從太陽系內圈回到太陽系外圍
回到太陽系外圍之后,木星和土星遇到了當時還在他們附近的天王星和海王星,天王星和海王星經不起木星和土星這兩個巨無霸的引力擾動,不幸被彈到了更外面的太陽系冰質小天體范圍內,這些冰質小天體被天王星和海王星散射得到處都是,然后又被木星加速散射,形成了大型的隕石雨,劈頭蓋臉的砸了月球一腦袋,就形成了那些5億年前的巨大隕石坑。
木星是怎么將一顆我們從沒見過的行星扔出太陽系的?科學家一直在模擬木星把天王星和海王星甩到太陽系外圈去的過程,但是不管怎么模擬,天王海王星都會有一顆被甩出太陽系,但事實是,這兩顆星球都還好好的在太陽系里啊,這是怎么回事?科學家們想了很久,最后斷定,一定有一顆行星,做了天王星和海王星的替罪羊,代替他們被木星甩出了太陽系!
奧運會扔鐵餅都見過吧?這個過程就跟扔鐵餅一樣,木星用自己的引力當成手臂,抓住另一顆行星,轉啊轉的,就把它扔出了太陽系!不過這個不像扔鐵餅那樣要轉那么多圈,只要一圈就扔出去了。這是40億年前的事了,當時這顆行星被扔出去的速度是1000公里/秒,算一下,它現在如果還“活著”,中途沒有被其他星系捕獲的話,應該在距離我們1.2萬億億公里的地方流浪,已經飛出去1000萬光年了!
我們觀測了幾千個系外行星的系統,其中沒有一個跟太陽系一樣完美!我們現在的太陽系,地球正好在不遠不近剛剛好適合生命進化的位置上,其他所有行星衛星都在各自的軌道上有條不紊的運轉,周而復始,結構穩定,然而這種完美并非必然,而是宇宙中極其偶然的一連串幸運事件的疊加!如果在太陽系形成早期,以木星為代表的一系列行星軌道遷移的過程中,哪怕有一點偏差,我們的地球可能就不在那里了!
慶祝吧,地球人!
上圖是一張我們觀測到的其他行星系統和太陽系的對比圖,圓圈代表行星運動軌道,大小顏色不同的圓點,代表不同的行星。左上角,是我們的太陽系,對比一下,發現了嗎?我們太陽系的結構,完全是宇宙中的異類!我們的木星在離太陽很遠的地方,圖中都看不到,而在其他幾千個行星系統中,像木星一樣巨大的氣態行星,全部都在距離他們的恒星非常近的地方。如果沒有木星幾十億年前的軌道遷移幫太陽系逆天改命,不知道我們人類是否還能存在?
木星的質量是太陽系其他7顆行星質量總和的2.5倍,他的巨大決定了他在太陽系中的行星霸主地位,其他行星的命運,皆由他主宰!