行星的行星盘原来具有保护其卫星的作用,为什么地球没有行星盘?

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大家都知道地球是太阳系中唯一一个存在生命且有一个卫星的行星,除了地球自然且唯一的卫星(月球)外,太阳系还之中还有着其他的行星的卫星。实际上,仅仅木星就拥有79颗已知的自然卫星,而土星拥有所有天文物体中最广为人知的众多卫星,它有82颗自然卫星。

行星的行星盘原来具有保护其卫星的作用,为什么地球没有行星盘?

天文学家认为,从最长的时间来看,卫星是由围绕母行星的外行星盘形成的,卫星和行星彼此并排。但是,科学家进行了多次数值模拟,结果表明该理论存在缺陷。而且,这些模拟的结果与我们在整个太阳系中看到的不一致。值得庆幸的是,一组国外的研究人员(日本)最近进行了一系列模拟,得出了一个更好的模型,通过此模型,研究人员们得出了气体和尘埃盘如何形成我们今天看到的各种月球或者说卫星系统的结果。

在木星,土星等行星周围,土卫六等大型卫星与数个较小的卫星和数百个微小的卫星配对。木星和天王星的情况也一样,它们有少量大型卫星,占系统质量的大部分,相比之下,其余的卫星很小甚至更小,而这些示例均与先前的月球形成模型所显示的不一致。

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人造卫星围绕巨大的气体行星形成,而行星本身仍围绕恒星形成

名古屋大学和日本国立天文台(NAOJ)的助理教授分别解决了这一差距,并提出了一种新的月球形成模型,该模型结合了在冰原行星盘中基于不同程度灰尘和不同温度的更现实的温度分布。

然后,他们对该模型进行了一系列模拟,其中考虑了来自行星盘气体的压力以及其他卫星的引力会产生的影响。根据他们的模拟,由研究人员开发的模型允许开发由单个大卫星控制的卫星系统,这种卫星系统正如太阳系中的土卫六和土星中所看到的那样。

此外,他们发现,在行星的行星盘上的尘埃会形成一个“安全区”,随着行星系统的发展,该“安全区”将阻止大卫星落入行星。发生这种情况的情况(如下所示)包括四个步骤,其中四分之三发生在研究人员所构建出的模拟中。

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模拟单个卫星形成的场景

在上图中的第一步中,包含气体和灰尘的行星盘在形成时围绕行星旋转,固体物质凝结在磁盘中。在第二步中,行星盘的固体成分增长到外行星盘中卫星的大小。在第三阶段,由于行星盘中气体的影响,这些卫星的轨道逐渐变化。

从这一点开始,许多卫星在其轨道上靠近其围绕的行星,并最终落入该行星。同时,在“安全区”内运行的大型卫星能够保持其与行星的距离。在第四个阶段也就是最后一个阶段,行星盘中的气体消散,在“安全区”中幸存的卫星保持在稳定的轨道上。

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这个模型的建造者和研究者们表示,它们首次证明了一个只有一个大型卫星围绕一个巨大行星的系统可以形成,而这也是了解泰坦星起源的重要里程碑。

但是,当涉及太阳系中的土卫六和其他行星系统时,该模型也存在局限性,所有的这些都与太阳系行星一起形成于数十亿年前。从好的方面来说,它可能对正在研究仍在形成过程中的系外行星系统的天文学家来说非常有用。

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虽然得到了这个可以最新行星系统的模型,但是研究者们还是很难检查出土卫六(泰坦星)是否真的经历了这个过程。我们的情景可以通过研究太阳系外行星周围的卫星来验证。如果发现许多单一系外行星外显子系统,则此类系统的形成机制将成为热点。这项研究描述了他们的发现,名为“ 围绕“天然气巨星”的单月系统的形成 ”,最近发表在《天文学与天体物理学》杂志上。

确实一颗行星的卫星它的形成是一种谜,正如月球一样,有人说月球是从地球上剥离出来的,有人说月球是一个小行星撞击地球后与地球上的物质结合所形成的,更有甚者说月球是系外高等文明建造的一颗中空球体,用来监视人类。

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当然,目前为止,最服众的两种说法就是前两者,即从“地球上剥离出来的球体”和“小行星撞击地球与地球上的物质结合形成的球体”这两种说法。想要搞清楚除了月球之外其他行星的卫星的形成之谜,研究者们还需要走很长的一段路,不过这一天总会到来,让我们静待这一天的到来!闲聊之余,大家亦可以看看刘大大的科幻小说《三体》,看一看刘大大的脑洞,也可以思考一下人类目前的科学与技术!


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