研究行星形成與演化過程是解答宇宙和生命起源問題的基礎(chǔ)。浙江大學(xué)聯(lián)合法國、美國的研究團隊通過木星、土星、海王星、天王星等巨行星的動力學(xué)變遷，提出了太陽系巨行星軌道演化的新模型。這項成果于4月27日刊登于《自然》雜志。
“今天我們所見太陽系的行星軌道，與太陽系‘童年’時有很大不同?！闭憬髮W(xué)物理學(xué)院研究員劉倍貝說，太陽系誕生之初，星際空間中的氣體分子云坍縮，中心部分形成太陽，殘余物質(zhì)繞恒星旋轉(zhuǎn)形成一個扁平的“原行星盤”。
行星在原行星盤內(nèi)成長，與盤中氣體相互作用，軌道逐漸圓化并向內(nèi)遷移。然而現(xiàn)今木星、土星、海王星、天王星等巨行星的軌道分布更為開闊，巨行星也脫離了原有的共振狀態(tài)?？茖W(xué)家們認為巨行星的軌道經(jīng)歷過動力學(xué)劇變。
研究團隊認為，在太陽系初期，原行星盤受到太陽“光致蒸發(fā)”作用，盤中氣體從內(nèi)向外耗散，誘發(fā)了巨行星軌道的重塑并引起動力學(xué)不穩(wěn)定。
“這時太陽就好比一個巨型吹風機，不斷‘吹’走盤中的氣體。”劉倍貝說，原本向內(nèi)遷移的行星受到向外的氣體作用力，改變運動方向，在經(jīng)歷劇變之后到達現(xiàn)今的軌道構(gòu)型。
他們的研究表明，該過程在太陽系誕生后約500萬到1000萬年間發(fā)生?！拔覀儚脑虑螂E石坑的年齡上找到了新的佐證。”劉倍貝介紹，巨行星軌道的動力學(xué)變遷導(dǎo)致強大的引力擾動，迫使周圍小天體不斷撞向其他行星和衛(wèi)星，并在星體表面留下隕石坑?！霸虑螂E石坑有著廣泛的年齡分布，小行星撞擊事件隨時間自然衰減，這也符合團隊提出的模型?！?/p>
業(yè)內(nèi)人士表示，巨行星軌道演化對包括地球在內(nèi)的其他行星、衛(wèi)星和小天體的演化，以及地球生命的起源、宜居特性等多方面影響深遠。太陽系巨行星軌道演化的新模型，很可能補足了此前太陽系演化理論中缺失的部分。(記者朱涵)