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「宇宙出生日记」一颗假想的神秘天体,造就了太阳系众多未解之谜

(【宇宙出生日记】栏目内容较多,我们会以连载的方式介绍,本篇是第六期。篇幅较长,如果不能一口气看完,建议先收藏后看,感谢你阅读本文!)

我们对太阳系这个概念,已经有了几百年的了解了。这个以太阳为核心,行星、小行星、彗星等为主体的恒星系,是我们目前最了解的恒星系。可是,在这个范围仅有1-2光年的太阳系里,却仍然有大量的未解之谜,让科学家头疼。比如月球的形成之谜、天王星轨道倾角之谜、海卫一逆行之谜。

科学家提出了各种假说,却始终无法令所有人信服,也全都有漏洞被其他人反驳。这些未解之谜的成因,很有可能都来自于遥远的太阳系早期。那么,太阳系的这些未解之谜,究竟是如何困扰科学家的呢?

月球形成之谜

月球到底是从哪来的,这么多年以来,从来没有人能说清楚。

按照正常的思路来想,月球就是和地球同时、同因形成的,也就是“同源说”。也就是说,既然太阳旁边能形成行星,那地球旁边形成一颗月球也是理所当然的。

另外,也有人提出了俘获说,也就是月球本来是一颗独立的天体,但是在靠近地球的时候,被地球的引力所吸引,成为了地球的卫星。

还有人提出分裂说,认为月球是地球的一部分,但是由于早期地球自转速度过快,结果甩出去一大块,形成了月球。

进而有人提出了更夸张的说法,认为月球之所以分裂出去,是因为原始地球发生了一次恐怖的核爆炸,月球是被炸出去的

这些说法都有合理之处,但也都有漏洞。比如月球表面物质和地球高度一致的事实,就能推翻俘获说的猜想。因此,直到现在,月球的形成之谜依然悬而未决。

小行星带形成之谜

1766年,德国的J.D.提丢斯偶然间发现一个有趣的数列,和太阳系天体距离有着微妙的关系。1772年,J.E.波得据此总结了一个公式并发表了出来:an=0.4+0.3×2^n,其中an为行星和太阳的距离,单位是距离和日地距离的比值,也就是天文单位,n=0,1,2,4,8,16,32,64,128……

n=1的时候,an=0.4,也就是水星到太阳的距离,大约是0.4天文单位;n=2,an=0.7,也就是金星到太阳的距离,0.7天文单位。n=3时,恰好就是地球的1个天文单位。

尤其是9年后,天王星被发现,n取第8个数,an=19.6,而当时测得天王星的距离是19.18,仍然符合这个公式。

你可能会发现,天王星不是第七颗行星吗?为什么n取第八个数?这是因为,n取第五个数的时候,找不到行星。天文学家在这个位置寻找了很久,却只找到一堆小天体,那就是小行星带。按照数列来看,这里应该有一颗行星啊,为何只有一群小行星呢?

天王星偏转之谜

在太阳系中,天王星是最特别的一个。它的转轴倾角达到了97.77°,远超过其它行星。

什么是转轴倾角呢?很好理解。行星自转方向上最长的一根纬线,就是我们通常所说的赤道。而行星公转的轨道,是位于一个平面上的。这两个平面的夹角,就是转轴倾角。以地球为例,转轴倾角大约是23.5°,于是产生了四季变换。

然而,天王星的转轴倾角达到了97.77°,几乎呈垂直状态。包括它的行星环,卫星也都是一样的状态。所以在太空中看,天王星就像是躺着公转。

那么,到底天王星为何会以这样诡异的形式公转呢?

海卫一逆行之谜

同样以诡异的状态运行的,还有海卫一。海卫一是海王星最大的卫星,也是太阳系最诡异的卫星之一。它的最大特点,就在于是逆行的。

什么叫逆行?就是卫星公转方向和行星自转方向相反。就好像一片水面上有一个漩涡,水上的树枝、落叶都在跟着漩涡一起旋转,但是竟然有一个物体在漩涡之中却反向旋转,格格不入。

因此,天文学家理所当然地认为,海卫一并非是海王星家族的土著,而是后来的天体。那么,它到底是从哪里来的呢?

一颗天体,解决所有问题

这些未解之谜的答案,究竟在哪里呢?

有人提出了一个想法,非常有趣——实际上,这个想法是谁提出的,我也不知道。

我只大概记得,是小时候读书时看到的,可惜那本书也已经捐出去了。所以,请大家容许我今天就凭印象给大家说一下这个想法吧。

这个理论认为,只需要一颗神秘的天体,就可以解决所有的问题。这颗天体曾经是太阳系的一颗行星,非常巨大,位置在地球轨道内。这个想法本身没有什么不合理的,因为现在的很多理论都已经证明,早期太阳系很可能有远比现在更多的行星,包括上一期【宇宙出生日记】中我们也提到过。

当时的太阳系非常混乱,引力波动很剧烈。在未知的原因下,它开始四处乱窜,向太阳系外围飞奔。首先,它撞上了地球,溅起大量的物质,这些物质在太空中凝聚,形成了月球。然后它继续飞,飞到了火星轨道之外,撞上了另一颗曾经存在的行星,将它撞碎,最终形成了今天的小行星带。它的能量还没有用尽,一直飞到天王星的位置上,将天王星撞了一个跟头。一直飞到海王星轨道附近,它的能量几乎用尽,最终被海王星俘获,也就是今天的海卫一。

合理性分析

不得不说,所有的这些未解之谜,都有和上面这个理论相符合的假说。因此,这个理论听起来好像比编剧的脑洞还大,但还是有点道理的。

不过,所有的假说里,上面这个理论所涉及到的内容,都不是最有可能的一个。以海卫一为例,的确很多天文学家认为它是被海王星俘获的,但目前还是比较认可它只是柯伊伯带天体,不是地球轨道内侧的天体飞过去才被俘获的。

另外,从细节上看,数据也未必符合。比如撞击地球的天体,目前被认为是火星那么大;而撞击天王星的天体,尺寸还未知,计算机模拟也都不尽如人意,不过我们刚刚分享了一组科研人员最新成果,认为可能是质量在地球1-3倍之间的富冰行星撞击的。在质量上,两颗行星不匹配。

当然了,我们也不见得就要全盘否认这个说法。如果说这些未解之谜分别是由不同的天体撞击所导致的,也是有合理之处的。

比如月球形成之谜,现在最被认可的说法,正是撞击说。而那一次恐怖的撞击,才造就了今天的地球,产生了今天的月亮。甚至,如果没有那一次撞击,可能都不会有今天的生命。

那么,这到底是一次怎样的撞击,当时到底发生了什么呢?我们将在【宇宙出生日记】第七期为大家解答,如果感兴趣的话,不要忘记关注我哦,我们一起从宇宙大爆炸开始,一直旅行到百亿年后~

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