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困惑 为何火星的大小只有地球的一半

困惑 为何火星的大小只有地球的一半本周发表的一篇论文对这一现象提出了一种解释,并且这一理论和小行星带的一些奇特性质也吻合的相当好,发育不良,这是一张对比图,可以看出火星的个头和她的太阳系姐妹金星和地球相比明显小了一下面我们一起来看看吧。

困惑

长期以来,科学家们一直很困惑于为何火星的大小只有地球的一半,而质量更是仅有地球的十分之一。

这两个太阳系姐妹几乎同时形成,并且紧紧相邻,按理说她们应该更加相似才对。也就是说火星应该和地球和金星差不多大小才对。美国宇航局西南研究所近期进行的计算机模拟同样显示,太阳系的形成过程中,火星将具备和地球相当的质量。那么为何火星会变得那么小呢?

本周发表的一篇论文对这一现象提出了一种解释,并且这一理论和小行星带的一些奇特性质也吻合的相当好。

困惑:为何火星的大小只有地球的一半

发育不良:这是一张对比图,可以看出火星的个头和她的太阳系“姐妹”金星和地球相比明显小了一大截

我们今天的太阳系中,各个大行星的轨道是相对稳定的,可预测的。但是在太阳系在大约46亿年前开始形成时,情况可能并非如此。木星的轨道很有可能经历过比较剧烈的变化。今天在我们对其他太阳系进行观测时也发现了类似的现象:存在一类被称为“热木星”的气态巨行星,它们和木星类似,但是距离它们的中央恒星非常近。而在我们的太阳系中,木星距离太阳大约为地球的5倍,即5个AU(天文单位)。

西南研究所的凯文·瓦尔希(Kevin Walsh)博士领导的一个国际天文学家小组经过复杂的计算机模拟,发现如果木星也曾经移动到距离太阳较近的位置,那么火星的质量异常便能得到解释。

根据这项模拟,在太阳系形成后的最初数百万年内,由于和原始太阳吸积盘的作用,木星的轨道逐渐向太阳靠近,在这一过程中清空了沿途的原始物质,这导致了火星在形成过程中无法获得足够的物质供应,从而变成这样一个小质量行星。

瓦尔希博士表示:“如果木星向内移动到大约1.5个天文单位处,随后又在土星的摄动作用下逐渐外移,到了今天的位置。这将导致内太阳系大量固态物质被清空,这导致了火星形成过程中物质来源的不足。”

他说:“问题在于,我们必须了解木星在2~4个天文单位之间发生的移动是否能解释这里小行星带的存在及其性质。因此我们需要进行大量的模拟计算。”而这样做的结果是惊人的。

“我们的模拟结果不但显示木星的迁移会导致小行星带的形成,并且发现这样的迁移还能首次为我们解释小行星带为何会具有今天我们所知道的那些奇特性质。”

我们现在已经了解,位于火星和木星之间的小行星带主要由两种性质完全不同的小行星组成,一种是“干燥”的岩石块,另一种则富含水冰和其他挥发性物质。

困惑:为何火星的大小只有地球的一半

红色的行星:火星

甚至对于地球也是如此。地球形成的位置太过靠近太阳,当原始地球形成时,其过高的温度不允许水的存在。因此科学家们普遍猜测地球上的水很多来自彗星和小行星的撞击。而这些来自太阳系外侧寒冷空间的小天体应当就是被木星引力摄动带进来的。

瓦尔希博士和同事们演示了木星是如何清空并随后又为小行星带输入物质的:当木星向内太阳系移动时,它从太阳系外侧的寒冷空间带来许多富含水冰和挥发性物质的小天体,而当它进入内太阳系后,它又对这里的“干燥”的岩石小行星产生巨大的引力影响,当它逐渐往外退出时,就把很多小行星体一并往外“拖拽”。最终在今天的小行星带位置造成了两种形成位置截然不同的小天体混杂共处的奇特现象。

研究者们将他们的这项工作称为“大转向理论”(Grand Tack Scenario),以此来说明木星出现的运动方向骤变,就如同大海上航行的帆船转变航向。

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