迄今為止,科學(xué)家已經(jīng)確認(rèn)了超過4千多顆系外行星,它們中的絕大多數(shù)都是圍繞著恒星運(yùn)行,從而構(gòu)成了為數(shù)眾多的恒星系。按常理來講,太陽系與其它的恒星系應(yīng)該是大同小異才對(duì),但實(shí)際情況并非如此。
人們將太陽系與其它的恒星系進(jìn)行對(duì)比之后發(fā)現(xiàn),太陽系有三大獨(dú)特之處,在眾多的恒星系之中,太陽系顯得與眾不同,看上去似乎被刻意安排過。我們先來看看太陽系的獨(dú)特之處到底是什么。
一、行星質(zhì)量的差別很大
在目前已發(fā)現(xiàn)的恒星系中,相鄰行星的質(zhì)量都差別不大,其質(zhì)量大小基本上都是逐漸遞增的,但太陽系卻并沒有遵循這種規(guī)律,在太陽系的八顆行星中,木星是“一家獨(dú)大”,其質(zhì)量高達(dá)另外7顆行星質(zhì)量之和的2倍多。
二、巖石行星很小
太陽系有四顆巖石行星,其中地球是最大的一顆,相比之下,其它恒星系中的巖石行星卻幾乎全是比地球大得多的“超級(jí)地球”,即使是最小的,其大小也可達(dá)到地球80%,仍然要比火星和水星大得多。
(注:已知最小的系外行星是“L 98-59b”,由凌日外行星勘測(cè)衛(wèi)星于2019年發(fā)現(xiàn),觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示,它是一顆巖石行星,距離我們35光年,其主恒星是一顆紅矮星)
三、行星與主恒星的距離明顯偏大
為了說明這個(gè)問題,我們不妨來看一個(gè)典型的例子。
“開普勒-90”距離我們2545光年,位于天龍座,是已知的與太陽系最相似的恒星系,其主恒星是一顆與太陽同樣類型的黃矮星,其質(zhì)量約為太陽的1.13倍,體積約為太陽的1.2倍,與太陽系一樣,在“開普勒-90”之中也存在著8顆行星。
上圖為太陽系與“開普勒-90”的行星軌道對(duì)比圖(右側(cè)為太陽系),可以看到,“開普勒-90”的行星與主恒星的距離比太陽系要近很多,即使是運(yùn)行在最外面的行星,其軌道半徑也只是相當(dāng)于太陽系中的地球軌道。
觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示,這種現(xiàn)象在宇宙中非常普遍,與太陽系相比,目前已發(fā)現(xiàn)的絕大多數(shù)恒星系都要“緊湊”很多,這也使得太陽系在眾多的恒星系之中顯得與眾不同。
對(duì)于太陽系的三大獨(dú)特之處,應(yīng)該如何解釋呢?
很明顯,如果太陽系不是現(xiàn)在這個(gè)樣子,那么地球上就不可能存在著生命,當(dāng)然也就沒有人類了,這就很容易令人懷疑,太陽系可能是被刻意安排過的,進(jìn)一步想,我們甚至還可以將其想象成這是宇宙中的某種高智慧生物所為。
然而這畢竟只是虛無縹緲的想象,既不能被證實(shí),也不能被證偽,從科學(xué)的角度來看,我們需要基于已知宇宙規(guī)律的合理解釋,那么科學(xué)家是如何解釋的呢?我們接著看。
根據(jù)“星云假說”,太陽系形成于原始星云的引力坍塌,隨著星云中的物質(zhì)不斷凝聚,太陽首先在這片原始星云的中心形成,其釋放出的能量阻止了剩余的殘留物質(zhì)繼續(xù)向太陽靠近,在太陽的引力作用下,這些殘留物質(zhì)就一邊圍繞著太陽公轉(zhuǎn),一邊互相吸積,并逐漸形成了太陽系現(xiàn)在的8顆行星。
科學(xué)家認(rèn)為,木星的形成位置剛好緊挨著太陽系的“雪線”外側(cè),而來自太陽系內(nèi)側(cè)的揮發(fā)性物質(zhì)(如水、氨、甲烷等)一旦越過“雪線”就會(huì)凝結(jié)成固體,變得很容易吸積,因此木星就可以吸收到大量的物質(zhì),從而迅速增大。
隨著木星質(zhì)量的越來越大,太陽對(duì)木星的引力作用也在不斷增大,在這種情況下,木星就逐漸偏離了原來的軌道,開始向太陽內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)。隨著時(shí)間的推移,木星與太陽的距離也在不斷縮短,如果不出意外的話,木星會(huì)移動(dòng)距離太陽很近的距離,成為一顆“熱木星”。
(注:“熱木星”是宇宙中很常見的一種巨型系外行星,它們的特點(diǎn)是:距離主恒星很近、表面溫度很高,公轉(zhuǎn)速度很快。)
然而在木星向太陽系內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)的過程中,更外側(cè)的土星卻在某一時(shí)刻與木星產(chǎn)生了一種非常罕見的軌道共振,這不但阻止了木星繼續(xù)向太陽靠近,而且還使木星和土星雙雙向太陽系的外側(cè)運(yùn)動(dòng),然后它們的引力又導(dǎo)致了太陽系的大量天體集體向外“遷徙”。
不過木星和土星不可能一直向外運(yùn)動(dòng),由于太陽引力的束縛,它們向外運(yùn)動(dòng)的速度會(huì)變得越來越慢,直到最終停止。
以上所述就是目前科學(xué)界認(rèn)同度較高的“大遷徙假說”,科學(xué)家認(rèn)為,這可以很好地解釋太陽系的與眾不同。具體點(diǎn)講就是,前面提到的太陽系的三大獨(dú)特之處中的前兩個(gè),是因?yàn)槟拘窃谙蛱杻?nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)的過程中吸收了大量的本該屬于巖石行星的物質(zhì),而第三個(gè)則是因?yàn)槟拘呛屯列窍蛱栂低鈧?cè)運(yùn)動(dòng)造成的。
結(jié)語
可以看到,科學(xué)家并不認(rèn)為太陽系是被宇宙中的某種高智慧生物刻意安排過,而太陽系之所以與眾不同,其實(shí)是因?yàn)槟拘呛屯列窃谔栂敌纬芍醯奶厥狻斑w徙”擾亂了太陽系的“正常結(jié)構(gòu)”。
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