X行星真實存在 揭秘太陽系六大未解之謎

46億年前，銀河系中某個不起眼的地方正在孕育著什麼。

星系中瀰漫的氫和氦以及固體塵埃開始凝聚並且形成分子。

由於無法承載自身的質量，這一新形成的分子雲便開始了坍縮。

在不斷加熱和混合的過程中，一顆恆星誕生了。

它就是我們的太陽。

目前我們還不確切知道到底是什麼觸發了這一過程。

也許這一切都源自於近鄰恆星爆炸死亡時所產生的激波。

而類似的恆星死亡也不是非常罕見的事件。

自從130億年前銀河系形成以來，類似的事情已經發生了無數次。

而通過望遠鏡我們可以看到這些事件仍然在繼續發生著。

但是作為恆星來講，太陽實在是沒有什麼特殊的。

然而，據我們所知太陽卻是唯一的。

從誕生太陽的薄盤中形成了八顆行星，一開始這些行星之間沒有什麼顯著的「差異」。

最終在太陽旁的第三顆行星上出現了生命，而這些生命也開始探索他們所在的太陽系。

但時至今日依然有六個太陽系的未解之謎有待解答。

一、太陽系是如何形成的？

如果你看一眼太陽系的行星，你也許會認為這些行星不是太陽「親生」的，而是被太陽「領養」的。

可這些行星卻是如假包換的「血親」，都是從坍縮形成太陽的分子雲中形成的。

你也許會認為不同天體在太陽系中的分布是無章可循的。

但其實目前的太陽繫結構已經達到了平衡的狀態，添一分則嫌「胖」，減一分則嫌「瘦」。

那麼這一精巧的結構是如何形成的呢？

在太陽形成的時候，它消耗了原始太陽星雲中99.8%的物質。

按照目前被廣為接受的理論，剩下的物質在引力的作用下形成了一個圍繞新生恆星的氣體塵埃盤。

當這個盤中的塵埃顆粒繞太陽運動的時候，它們彼此之間會發生碰撞，並且漸漸地聚合長大。

在盤的最內部，由於太陽的核反應已經被點燃，因此高溫使得只有金屬和高熔點的含矽礦物才能倖存下來。

這樣一來也限制了塵埃可聚合的大小，所以這一區域中的小天體最終凝聚形成了內太陽系的4顆體型較小的岩質行星——水星、金星、地球和火星。

假想中的另一個與斯必澤空間望遠鏡所發現的極為相似的遙遠太陽系。

其中恆星的年齡大約為3,000萬年(差不多是地球形成的時間)，在恆星的周圍有一個充滿了岩石和塵埃碎片的小行星帶。

在這個帶中有一顆行星正在圍繞恆星轉動。

版權T Pyle (SSC)/JPL-Caltech/NASA。

在這一區域之外則沒有類似的限制，在「雪線」以外的區域甲烷和水都是以固體的形式出現的。

這個區域中的行星可以長得更大，並且可以在太陽的熱量把氣體驅散之前吸積氣體分子(主要是氫)。

這就是木星和土星這樣的氣態巨行星以及溫度更低的巨行星天王星和海王星的最終形成過程。

這也是天文學家預計這些行星在流體的表層之下有一個岩石核心的原因。

到目前為止一切都是直接。

法國蔚藍海岸天文台的亞歷山德羅·莫比德利(Alessandro Morbidelli)說，但當你要深入到其中的細節的時候問題就來了，吸積模型就是一個很好的範例。

沒有人確切知道米級的岩石是如何聚合成10千米級的小天體的。

因為小型的固體天體會受到其周圍氣體壓力的作用而最終在聚合之前便落入了太陽。

最近提出的一種可能性是氣體中局部湍流提供的低壓使得小岩石最終併合到了一起。

氣態巨行星也有類似的問題。

它們的岩石核心必定是在有氣體的情況下聚合而成的，然後才能吸積氣體。

而在其他行星系統中也已經發現了非常靠近恆星的類木行星。

這些行星的大小和木星相仿，但是軌道半徑卻和地球的差不多，甚至更小。

如果在太陽系形成的早期也有一顆木星質量的行星運動到了太陽系的內部，儘管還沒有確定的結論，但諸如地球這樣的內行星都會被散射出太陽系。

雙星系統HD113766的想像圖。

天文學家懷疑在這個雙星中的一顆恆星的周圍正在形成一顆岩質的類地行星。

這張圖中的兩個黃色的星球就是這個雙星中的兩顆恆星，年齡大約為1-1.6千萬年。

在右下角的恆星周圍正有一顆岩質行星在形成中。

這一系統距離地球大約424光年。

按照美國科羅拉多大學的菲爾·阿米蒂奇(Phil Armitage)的說法，沒有證據顯示太陽系上演過類似的情況。

如果說過大的月亮是某種暗示的話，那麼它也只是說明了內太陽系在岩質行星形成的最初1億年中一直處於「動盪不安」的狀態，但是很快一切就都安定了下來。

根據莫比德利及其同事所提出的理論，在太陽形成之後的幾億年，在木星和土星引力的「強強聯合」作用下天王星和海王星被推到了距離太陽更遠的地方並且占據了現在的位置，由此引發了外太陽系的重組和膨脹。

一些小天體會就此撞向木星，而另一些則會被木星的強大引力拋射出太陽系。

在整個太陽系的外圍、宇宙的深處，這些未被吸積的殘骸聚集到了一起形成了設想中的奧爾特雲。

太陽系的最近一次引力散射效應的集中體現就是它們對火星和木星之間小行星帶的擾動，由此引發了40億年前(太陽形成之後5-6億年)出現的晚期大規模轟擊。

在這期間，大量的小天體撞擊了地球和月亮，但從那以後構成太陽系的天體便又重新恢復了平靜，進入了一種精巧的平衡狀態——無疑這對於地球上生命的起源和演化來說是「無價」的。

二、為什麼太陽和月亮在天空中看上去一樣大？

日全食是最壯麗的自然景觀之一。

如果你一輩子都呆在一個地方，那麼你至少可以目睹一次日全食。

如果你運氣好的，也許可以看到兩次。

在日全食發生的時候，月亮可以完全遮擋住太陽的光芒。

只有透過月面上的山谷才能有一線光線透過來，形成絢麗的「貝利珠」。

1994年11月3日玻利維亞日全食時所拍攝的貝利珠。

這一切都要歸功於太陽和月亮的「大小」是如此的契合。

太陽的直徑大約是月亮的400倍，而太陽到我們的距離也正好是月亮的400倍。

這兩者「此消彼長」就使得太陽和月亮在天空中看上去具有一樣的大小，這在太陽系中的8顆行星和已知的166顆衛星中絕對是絕無僅有的。

而地球也是目前已知唯一擁有生命的行星？難道這也純屬巧合？

絕大部分天文學家的觀點是肯定的。

但也許這些數字背後還隱藏著不為人知的一些「天機」。

我們的月球是「與眾不同」的。

類似木星、土星、天王星和海王星這樣的巨行星的衛星是通過兩種方式形成的。

它們要麼形成於由行星引力維繫的物質盤中——類似微縮版的太陽系，要麼就是由行星的引力俘獲而來的。

火星的兩顆衛星火衛一和火衛二就被認為是通過第二種方式形成的，而火星也因此成為了內太陽系唯一具有兩顆天然衛星的行星。

但是由於月亮相對於地球的大小來說太大了，因此無法通過這兩種方式中的任意一種形成。

行星科學家們相信月球的形成只有一種解釋在太陽系的最初1億年里，小天體在太陽系裡橫行，其中一個火星大小的天體撞上了地球。

這一碰撞完全地改變了地球，由此撞擊出的大量物質最終形成了個頭偏大的月球。

更重要的是，這麼大的月亮對於地球上的生命來說是一種恩惠。

由於來自其他天體的引力作用，地球在繞其自轉軸轉動的同時也會自然地擺動。

而月球無形的引力則抑制住了這種擺動，防止了地球自轉的不穩定性以及由此造成的災難性氣候變化。

而這對於地球上的生命來說則是至關重要的。

2003年發生在英國巨石陣的日偏食。

地球處於太陽旁的「宜居帶」中，在這個帶中行星可以保持充沛的液態水。

這無疑是承載生命的最重要因素。

但是一個大到足以引發日全食的月亮的存在可能也是關鍵的因素。

如果真是這樣的話，那麼這將為在其他行星上搜尋生命產生重要的影響。

由於是在撞擊中形成的，因此月亮正在以每年3.8厘米的速度漸漸地遠離地球。

於是恐龍看到的日食和我們的截然不同。

2億年前月亮要比現在看上去大得多，可以「輕而易舉」地遮擋住整個太陽。

而對於幾億年之後的地球居民來說，由於月球已經變得太「小」，因此不會再有日全食發生。

我們看起來很幸運正好位於兩者之間形成於撞擊的月球正在遠離，與此同時它又惠及著地球上的生命。

如果你足夠幸運在有生之年經歷過一次日全食，請想像一下這一可能也許正是這樣一個月亮才使你有幸站在那裡目睹日全食的發生。