事实如此浪漫

感谢木星,我们小星球的大保护者

木星以其大红斑而闻名,但这颗风暴行星也可能是保持太阳系内部平静的原因。 美国航天局/喷气推进实验室

Y你很特别,就像你父母过去常说的那样。你是一朵罕见的花,一片独一无二的雪花。就像其他人一样。

我们的太阳系呢?是信息技术特别的东西吗?地球曾经是宇宙的中心。然后哥白尼来了,把我们放在我们的位置上。现在我们知道地球绕着一颗或多或少平均的恒星运行在一个或多或少平均的星系中在一个或多或少平均的宇宙区域。感觉自己很特别……见以前的鹦鹉螺关于哥白尼原理的潜在极限怎样我们可以重新定义哥白尼革命为什么要离开宇宙的中心可能是一个进步.)

但是等等!地球特殊的地球是一颗有生命的行星,是整个宇宙中唯一一颗我们确信有生命的行星。我们之所以特别是因为我们活着。那没什么好动摇的!

在过去的20年里,我们对其他恒星周围的行星——我们称之为太阳系外行星或系外行星——的认识经历了一场革命。在人类历史上,我们第一次有能力解决太阳系有多普遍或多不寻常的问题。我们目前的望远镜可以有效地探测到离恒星非常近的行星,但不能探测到离恒星更远的行星,所以我们可以将离恒星很近的行星系统包括在内,这些行星大致在水星或金星的轨道内,但不像地球那么远。

判决是:我们生活在一个不寻常的行星系统中(甚至除了写在第三颗行星上的文章)!太阳系的一个奇怪特征是木星,它是一个气态巨兽,质量是地球的318倍,体积是地球的11倍。大多数行星系统没有像我们这样的气体巨行星;只有大约15%的行星系统看起来是这样的。木星很重要。事实上,朱庇特是这个故事的主人公。

我们太阳系另一个值得注意的方面是缺少什么。像太阳这样的所有恒星中,至少有三分之一甚至超过一半的恒星都有一颗离恒星很近的行星(比水星离太阳更近)。这些行星中的大多数都比地球大一点,通常大小介于地球和海王星之间。有些是岩石超级地球有些是由天然气主导的sub-Neptunes. 问题是,为什么没有超级地球或亚海王星在太阳附近运行?

为了回答这个问题,了解这些超级地球和次海王星是如何与它们的恒星如此接近的将会有所帮助。为什么它们如此普遍?有一些争论,但一个主要的模式提出,他们并没有形成如此接近他们的明星。相反,它们形成于更宽的轨道上,远离地球。它们与新生的原行星盘的引力相互作用使它们的轨道收缩,并使行星更接近它们的恒星。这个过程称为轨道迁移。本质上,超级地球和次海王星可能是来自其行星系统外部的向内迁移入侵者。这些行星征服了它们系统的内部区域,在那里我们的望远镜可以有效地发现行星。

肖恩·雷蒙德

如果超级地球是入侵者,那么木星就是我们的守护者。我们认为木星最初是一颗岩石或冰行星,其质量比地球大几倍。它能够在引力作用下从圆盘吸引大量的气体,成为一个巨大的行星。另一种思考方式是,木星一开始可能是一个正在迁移的超级地球,但当它成为一个气态巨行星时,速度变慢了。它有足够的引力在原行星盘上刻出一个环形的缺口,从而减缓了它的迁移。从那时起,任何试图入侵太阳系内部的超级地球都必须迁移过去的木星但是木星巨大的引力和它在原行星盘上的缺口起到了迁移屏障的作用,保护了生长较慢的岩石行星。从这个意义上说,天王星和海王星,甚至土星的核心都代表了被我们的气体巨人保镖木星阻挡的潜在入侵者。

我们可以利用太阳系外行星系统不断增长的样本来验证这一观点。类似木星轨道上的气态巨行星应该与炽热的超级地球或迷你海王星系统反相关。看起来很简单,对吧?生活和科学比我们想象的要复杂得多。我们不能完全测试这个然而,.原因之一是,已经发现的高温超级地球所在的恒星与容易发现木星的恒星并不相同。此外,在这个模型中,超级地球偶尔会“跳过”木星,因此需要大量的行星样本来进行统计比较。我们应该在接下来的几年里知道答案。

肖恩·雷蒙德

尽管如此,这仍然是一个很酷的想法,处于系外行星科学的前沿。也许木星就是我们的太阳系如此特殊的原因。没有木星,内太阳系可能已经被迁移的超级地球占领,就像成吉思汗横扫欧亚大陆一样。如果发生这种情况,地球可能会被数千英里深的海洋所覆盖。我们应该把望远镜放在哪里呢?


肖恩·雷蒙德是研究行星系统形成和演化的天文学家。他还在planetplanet.net

43评论-加入讨论