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我们的太阳系就像一个有46亿年历史的犯罪现场 。
布满陨石坑的表面,不对齐的行星轨道和行星际碎片流,就像墙上的血迹和逃逸车上的滑痕一样,都是宇宙中的等价物 。这些和其他的线索告诉我们的行星大家庭的一个混乱的开端 。
隐藏在这些线索中的是一个迷失行星的迹象:第九颗行星(不是冥王星)在一场引力拉锯战中被踢走,这场拉锯战重塑了早期的太阳系 。
今天,外太阳系被四个巨大的世界所主宰:木星、土星、天王星和海王星 。在它们的后面是柯伊伯带,这是一片结冰的碎片,冥王星也是它的居民之一 。

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巨行星的早期迁移是以碎片聚集在柯伊伯带的方式记录的,柯伊伯带是环绕海王星轨道的一圈冰冷物体(如图所示) 。
位于科罗拉多州博尔德的西南研究所的行星科学家大卫·内斯沃恩(David Nesvoln)说,“我们不应该落入观察太阳系外的陷阱,认为它总是那样 。”
内斯沃恩是试图弄清楚太阳系最初几亿年的演化过程的一批科学家之一 。通过复杂的计算机模拟,研究人员组织了一种描述方式,即幼小的行星在相对较近的位置上形成,然后相互调整位置,交替地滑行和从一条轨道跳到另一条轨道上 。这些模拟解释了今天行星、小行星和彗星围绕太阳运行的许多微小细节 。
除了有一个问题 。内斯沃恩在9月份的《天文学与天体物理学年度评论》中写道,故事通常以天王星或海王星被逐出太阳系而告终 。
由于天王星和海王星仍然存在,宇宙飞船已经访问了这两个世界,这个描述就不太靠谱了 。但许多研究人员怀疑,第五颗巨型行星可能是这个谜团所需要的解释,也可能是太阳系历史上一个关键的失踪角色 。
幻影星球 。
为了重现这些古老的场景,天文学家依靠计算机模拟以数千种不同的方式产生成千上万个不同的太阳系 。在代码中,他们展示了物理定律和他们所能想象到的任何行星排列的起始线 。研究人员设定在某些地方落下一颗行星,在另一些地方撒上一些小行星,让模拟顺其自然 。在经历了几个星期之后,天文学家们窥视着太阳系内部,看看太阳系是如何形成的 。越接近真实的情况,就越好 。
这就是内斯沃恩在2009年所做的事情 。他正在研究虚拟太阳系,试图找到一种方法来将虚拟天王星和虚拟海王星从单向旅行中拯救到虚拟深空中 。
问题是木星 。这颗巨大的行星是一个恶霸,它的引力可以到达很远很广的地方,在较小的星球和各种各样的碎片周围移动 。在当时最成功的模拟中,木星和两颗最外层的行星中的一颗相互碰撞,最终稳定在它们的现代轨道上 。但这种情况只发生在百分之一的情况下 。在其他99%的情况下,木星把天王星或海王星甩得太厉害,以至于他们离开了太阳系,再也没有回来过 。
尼斯沃恩说:“这让事情变得奇怪,因为我们知道天王星和海王星幸存了下来 。”在经历了数不清的不同场景一年后,他开始尝试加入烈士世界的想法:牺牲额外的行星来拯救其他星球 。
“我会运行这些模拟只是为了看看会发生什么,而不是把它们看得太认真 。”内斯沃恩说,“但后来我意识到,它们可能有些道理 。”他进行了大约10000次模拟,改变了额外行星的数量、它们的起始位置以及它们在每一颗行星中的质量 。
最好的方案,重现最接近真实太阳系的太阳系,是有一颗额外的行星生活在土星和天王星的原始轨道之间 。这个世界大约和天王星和海王星一样大,大约是地球的16倍 。正是这颗行星可能与木星的轨道纠缠在一起,并被抛出太阳系 。
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