太陽系行星位置一直在變：早期像三體，未來金星或火星可能撞地球

一、年輕的太陽系就是個三體系統

中國科幻作家劉慈欣《三體》小說中的三體人發現了遠在4光年外的地球：那裡的太陽每天從東方升起，從西方落下，一年有四季，規律而完美，是三體人畢生嚮往的永恆天堂。

許多人認為太陽系是可靠而規規矩矩運作的，認為八大行星都遵循著雷打不動的軌道，從誕生之初就一絲不苟地運轉。

但事實並非如此，行星與恆星、行星與行星之間的引力作用遠比我們看到的複雜多樣。

但事實並非如此，行星們除了共同受太陽引力的影響而圍繞它公轉，行星彼此也會相互作用，它們之間的引力拉扯遠弱於太陽引力，但年深日久，也能影響臨近行星的路線，於是我們看到的行星公轉軌道都不是正圓。

理論上，這種無止盡的引力拉扯能使微小的偏離逐漸增大，直到行星的軌道遷移、交叉或者變得一塌糊塗。

也就是說：儘管地球並不像小說中同時遭受來自三顆恆星的引力作用的三體星，但地球也曾受到木星、土星、火星等等周圍行星的巨大影響，只不過他們不是發光發熱的恆星。

如果人類能夠早幾十億年誕生於地球，那麼可以說，我們當時就是身處亂紀元的三體人，而年少的太陽系則可被視為一個混亂而無法預測的「三體系統」。

小說中三體世界的構想來源於天體力學的一個基本模型：三體問題。

它研究的是三個質量、初始位置和初始速度都是任意的可視為質點的天體，在相互之間萬有引力的作用下的運動規律問題。

依稀記得這在我們高中物理中考過n遍。

二、推測的緣由

太陽系中的維爾德2號彗星一直游弋在海王星外的軌道上，幾十年前，這顆彗星的軌道發生了變化，來到了木星內側，並在太陽的熱力下開始解體。

2004年1月，美國宇航局的一架探測器高速擦過這顆彗星，捕捉了數以千計的塵屑並將其帶回地球。

通過研究這些塵屑的成分，科學家發現，這顆一直在海王星外行動的彗星中，竟然含有零碎岩石和金屬——它們只能在新生太陽附近的空間中、1700攝氏度以上的高溫下才能形成。

既然如此，是什麼將這個本該距離太陽很近的彗星拋到太陽系外層的呢？看來太陽系曾把自己從裡到外「翻了個個兒」。

科學家雷努•馬爾霍特拉推測出這種同步軌道的形成過程。

她認為，當太陽系年歲尚輕的時候，海王星與太陽的距離比現在近，如果有小天體接近海王星，就會被後者的強大引力甩開，或者變得離太陽更近，或者徹底飛出太陽系。

由於作用力招致反作用力，海王星的軌道也會因此發生一點點改變。

經年累月，海王星就逐漸遠離太陽，最終捕獲本已遠離太陽的冥王星，形成現在的共振關係。

簡而言之，天文學家認為，我們太陽系的四顆巨行星——木星，土星，天王星和海王星——最初形成於比現在緊密得多的近圓形軌道，後三顆與太陽的距離都比現在近。

早期，它們的周圍充滿冰質和岩質的碎片，隨著幾大行星將這些物質或吸收或甩出，這片布滿碎片的星雲圓盤中便被漸漸清出了空軌。

三、早期太陽系

44億年前，新生的巨行星在緊密的圓形軌道中公轉，以太陽為中性，由內而外依次為木星、土星、海王星和天王星。

隨著它們清除彗星、小行星等零碎天體，其各自的軌道也在緩慢發生變化。

天王星外是一圈彗星帶。

此時，行星們彼此拉扯，整個系統極不穩定，各星體像是被引力的彈簧全部連接在一起，其中最強的一根彈簧連著兩顆最大的行星——木星和土星，它們一動，整個系統就會發生震盪。

隨著行星與星子相互作用，木星的軌道移向內側，土星、天王星和海王星則向外移，這一切都進展得十分緩慢，直至達到某個點，土星的公轉周期剛好變成木星的兩倍。

二者位置的反覆移動使其近圓形的軌道被拉扯成今日所見的橢圓形，軌道變化很快打破了精確共振。

但共振終止前，土星已經移動到距離海王星和天王星很近的位置，使後兩者加速，並猛烈向外甩出，最終來到了太陽系的外圍區域。

38億年前，土星的公轉周期拉長，剛好達到木星周期的2倍，在木星的引力加速下，土星靠向天王星和海王星，進而把它們推入了最外側的彗星帶。

彗星被入侵的兩大行星甩向四面八方，有一些朝著地球飛去。

與此同時，巨行星的遷移也擾亂了木星和火星之間的岩質小行星帶，飛散的小行星加入遠道而來的彗星行列，製造了發生在地球上38億年到40億年前的「晚期重度轟炸」，來歷不明的小行星和彗星紛落如雨，把大部分地面砸得面目全非，使地殼綻開了深深的裂紋。

當時若有生命存在於地球上，也只能在地下深處才能存活。

天王星和海王星把自己新軌道上的大部分彗星掃清（而且兩者還互換了位置）之後，「晚期中毒轟炸」停止，四顆巨行星在它們現有的略成橢圓形的軌道中安定下來。

這場行星遷移給地球帶來的突如其來的災難，像不像三體世界裡無法預測的亂紀元呢？

晚期重度轟炸後的一系列轟擊在漫長的歲月中不短攪擾地上的生命。

約6500萬年前，一顆小行星撞擊尤卡坦半島，令恐龍滅絕——處於亂紀元的地球生命沒能像三體人那樣度過這場災難。

四、未來的太陽系

這麼說來，太陽系過去的確經受了一番巨大的震動，八大行星才逐漸穩定成現在的看似規律的軌道。

那麼我們的未來會怎樣呢？將來的某時某刻，行星的公轉軌道是否會發生遷移？如果木星或土星突然衝進地球的公轉軌道，然後像當年把海王星甩出去那樣，把地球也甩到太陽系外圍怎麼辦？若真如此，我們就像三體人在夜空中看到三顆飛星那樣，真的進入了無邊無際的嚴寒之中。

科學家比較肯定一點是，太陽系的四顆巨行星已經完成了軌道遷移，並且會在今後50億年內老老實實呆在現有的軌道上。

接下來，若如我們所料，太陽會膨脹，并吞噬內行星。

但比較不確定的是，到那時候，水星、金星、地球和火星這幾顆內行星是否還呆在原來的軌道上讓太陽吞噬。

科學家說，內行星軌道變動在未來50億年有1%的可能，問題主要出在木星和水星之間古怪的遠程聯繫上。

當木星在趨向近日點的途中剛好以正確方式與水星的扁軌道對準的時候，就會對後者產生微弱卻穩定的牽引。

在數億年的時間裡，這種牽引讓水星有1%的可能超過金星的軌道，若真如此，它又會有1/500的機會給金星或火星帶來足夠的牽引，使之最終撞上地球或與地球擦肩而過。

屆時，地球會像太妃糖一樣被抻開。

太陽系系統有這樣混亂複雜的過去和毫無定數的未來並不足為奇，許多太陽系外的恆星-行星系統都非常特殊，與太陽系大不相同。

根據天文學家的觀測，現在被檢測到的太陽系外行星已達數百顆，它們有的擠在緊密的軌道中，間距比我們太陽系中的行星短的多，有的與木星或海王星差不多大小，卻在靠近其恆星的奇熱軌道上高速旋轉，還有的拖著古怪的軌跡在深遠的太空中繞圈。

總的來說，太陽系外行星的軌道比我們這裡的行星更不規則，有的行星甚至在星系外的空間裡自在悠遊。

大劉也許就是在恆星與行星相互作用而形成的無數種可能里，借住天體力學的基本力學模型三體問題，構建了最不可思議也最富有魅力的三體世界。

如果人類早誕生幾十億年，能否像三體人那樣，適應地球在形成之初的惡劣環境？除了小行星和彗星造成的「晚期重度轟炸」，地球的公轉軌道也會變化，當一年不再是恆定不變的365天，當某個夜晚發現夜空中有兩個月亮——其中一個也許是向太陽靠近了一步的土星，當未來某一天人們醒來發現太陽已經變成黑藍色天空中一個昏黃的小點——我們被橫空出現的土星或木星甩了到了太陽系外圍……難以想像，那時的地球文明會是何種形態。

太陽系中的四顆巨行星和四顆內行星，再加上太陽自己，經歷了漫長的磨合，才最終形成了現在平穩、有秩序而較為穩定的系統，地球在一系列碰撞後存活下來並成為這個穩定系統的一員，這個機率放在太陽系幾十億年的歷史中是很小的。

而地球上誕生了生命，並孕育出人類文明的輝煌，更是建立在這微乎其微的機率之上。

當意識到生命誕生、文明繁衍的巨大偶然性時，你可否有一種如夢初醒的感覺？比起宇宙的宏大與浩瀚，我們幾萬年的歷史只不過是滄海一粟，不值一提。

大劉說，寫科幻小說的目的，就是希望讀者能夠在緊張繁忙的生活里，偶爾也能抬頭仰望星空。

毫無疑問，他成功做到了這一點。