有沒有一種可能:火星和木星之間曾有一顆行星,只是後來爆炸了?

2023-12-08     魅力科學君

原標題:有沒有一種可能:火星和木星之間曾有一顆行星,只是後來爆炸了?

在1766年的時候,天文學家提丟斯(Titius Johann Daniel)發現,當時太陽系中的已知行星與太陽的平均距離非常有規律,這可以用一個簡單的公式「R = (n+4)/10」來進行描述,該公式中的R代表行星與太陽的平均距離,n則是一個特定的數列,該數列第一個數為0,第二個數為3,再後面的數都與前一個數是2比1的關係。

提丟斯指出,當n取值為0、3、6、12、24、48、96時,根據該公式的計算結果為0.4、0.7、1、1.6、2.8、5.2、10,如果將這些計算結果的單位設定為日地平均距離,也就是現在我們所說的天文單位,那麼它們中的前4個就分別對應水星、金星、地球、火星與太陽平均距離的近似值,而後兩個則分別是木星、土星與太陽的平均距離的近似值。

可以看到,唯獨只有2.8這個計算結果沒有對應的行星,所以人們就猜測,火星和木星之間,距離太陽大約2.8天文單位的位置上,很可能存在一顆還沒有發現的行星,而如果太陽系還有更遠的行星,那麼它與太陽的平均距離就應該是公式中的n取值為192的計算結果,也就是19.6天文單位。

到了1781年,天文學家們真的在這個距離範圍內發現了一顆新的行星——天王星,這再一次印證了提丟斯發現的這個規律,所以人們就更加相信火星和木星之間還有一顆行星,天文學家們也紛紛開始致力於尋找這顆行星的下落。

然而在接下來的日子裡,天文學家卻發現,這顆想像中的行星並不存在,實際上,在火星和木星之間,只有一個由大量小行星組成的「小行星帶」。

於是人們就開始猜測,有沒有一種可能:火星和木星之間曾有一顆行星,只是後來爆炸了,而「小行星帶」里的那些小行星,就是這顆行星爆炸後留下的殘骸?

這種猜測隨後得到了很多人的認同,人們甚至將還給這顆行星取了個名字——「法厄同星」(Phaeton),而關於它爆炸的原因,人們也提出了各種假設,例如有人認為,可能是它在過去的某個時間點距離木星太近,以至於被強大的潮汐力撕裂,也有人認為,它可能與其他的天體發生了毀滅級的碰撞。

甚至還有人提出假設稱,「法厄同星」上曾經存在過科技高度發達的智慧文明,但因為某種原因,這個智慧文明的內部發生了大規模的戰爭,隨著戰爭的不斷升級,他們最終使用了威力巨大的末日武器,整個行星也被炸得粉身碎骨,而在此之後,這個智慧文明也就消亡了。

不過隨著人類觀測水平的不斷提升,人們卻逐漸意識到,「法厄同星」很可能並不存在,因為觀測數據表明,,「小行星帶」中小行星的運動狀態很不一致,它們的軌道要素(如軌道傾角、半長軸、離心率等)存在著巨大的差異,如果它們真的是同一顆行星的殘骸,那就不應該是這樣的。

另一方面來講,後來發現的海王星也打破了提丟斯發現的規律,因為根據該規律可以計算出,海王星與太陽的平均距離應該是38.8天文單位(對應的n值是384,計算結果為38.8),但實際上,海王星與太陽的平均距離卻只有大約30天文單位,兩者相差太多。

所以問題就來了,如果「火星和木星之間曾有一顆行星,只是後來爆炸了」這樣的猜測不成立,那「小行星帶」里的小行星又是怎麼來的呢?對此,天文學家們的普遍觀點是,這應該是木星的「傑作」。

簡單來講,根據「星雲假說」,太陽系形成於一片巨大的原始星雲,這被稱為「太陽星雲」,在大約46億年前,「太陽星雲」發生了引力坍縮,在此過程中,太陽首先在其中心位置形成,殘留的物質則圍繞著太陽形成了一個被稱為「原行星盤」的盤狀結構,而包括木星在內的八大行星,都是「原行星盤」中的物質相互吸積形成的。

原始木星的形成位置位於太陽系「凍結線」的外側,在這裡,那些從太陽系內側逃逸出來的揮發性物質(如水、氨、甲烷等)會大量凍結成固體,並因此變得容易吸積,所以原始木星的成長速度就非常快,而當它的質量增加到足以吸積「原行星盤」中的氫和氦的時候,其成長速度更是出現了大幅的提升,進而迅速形成了一顆質量龐大的氣態巨行星。

在火星和木星之間,原本是有足夠的物質形成一顆行星的,但迅速成長的木星卻打斷了這一進程,在它強大引力的干擾下,這裡的物質始終無法形成行星級的天體,最多也就只能形成一些小天體,於是在這片區域中就形成了一個混亂的局面。

隨著時間的流逝,火星和木星之間的這些小天體中有的被拋出,有的被吸收到木星,只有一少部分能夠以穩定的軌道運行,而正是它們,形成了現在我們所看到的「小行星帶」。

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-cn/12efba17026dc78be4eb042cdfba635d.html