太陽系中的小行星帶有可能形成一個新的行星嗎?

史文廣


科學家認為太陽系起源之初在火星和木星之間是可以形成一顆大行星的。但是令人意外的是,這裡的物質並沒有形成一顆行星,而是成了太陽系中的“亂石崗”。科學家估計小行星帶的小行星天體多達50萬顆。

圖示:太陽系小行星帶

科學家為什麼認為太陽系形成之初,這裡可能會形成一顆行星呢?但是為什麼小行星帶偏偏就沒有形成一顆行星呢?那麼太陽系中的小行星帶未來還有沒有可能形成一個新的行星呢?

在大約50億年前太陽系還不存在。那時候這裡還是一片飄忽不定的星雲。科學家把這片星雲叫做太陽星雲。這是太陽系的前身。也許是因為附近的一顆超新星爆炸產生的衝擊波造成了太陽星雲向內收縮。大約在46億年前,在星雲的中心太陽產生了。

圖示:太陽系的形成

在太陽形成的同時,這片星雲的另一邊,另一片氣體物質也在悄悄的聚集著。隨後一顆巨大的氣態行星也產生了,這就是木星。木星產生後,瘋狂的吸收著周圍的氣體塵埃物質,由於氣體塵埃的吸積作用,木星以螺旋狀態向著太陽靠近。

而此時太陽系中的其它行星也在形成之中,包括現在的小行星帶。當時位於小行星帶的物質也正在相互碰撞聚集。一顆原始的行星也在搖籃中慢慢長大。但是木星向太陽靠近的過程中經過了小行星帶的位置,這一切都被打亂了。大量的小行星帶物質要麼撞向了木星成為了木星的一部分,要麼被木星的引力拋出了小行星帶。

圖示:早期太陽系木星向內遷徙

這就是科學家提出的早期太陽系木星大遷徙假說。木星向內遷徙讓小行星帶的物質損失慘重。最終木星遷徙到了火星軌道附近。隨著土星的誕生,它又把木星從火星軌道附近拉了回去。這樣打道回府的木星再一次經過了小行星帶。小行星帶的物質又一次遭到了嚴重損失。

經過木星這樣的一攪和,小行星帶再也沒有足夠的物質來形成一顆大行星了。

那麼這顆被木星扼殺在搖籃中的行星是誰呢?它就是現在的穀神星。穀神星是小行星帶中唯一的一顆矮行星。它是小行星帶中最大的天體,直徑大約950公里。穀神星已經出現了大行星那樣的分層結構。如果沒有木星的干預,它是會成為一顆地球大小的行星的。但時,穀神星的行星成長之路被霸道的鄰居木星給扼殺了。

圖示:穀神星

既然在太陽系形成之初小行星帶就沒有形成一顆大行星,那麼未來還會形成一顆大行星嗎?答案是顯而易見的,這是不可能的了。數十億年來,小行星帶的大部分物質被拋射了出去,目前剩下的物質質量不及當初的千分之一。

科學家認為在太陽系形成之初,小行星帶可以形成一個地球大小的行星。那麼我們可以這麼估算一下,地球質量的千分之一也就意味著目前小行星帶所有的物質加起來還不如月球大。月球的質量是地球的八十一分之一。小行星帶殘留的物質比月球的質量還小很多倍。

因此,現在的小行星帶已經沒有足夠的物質讓它形成一顆新的行星了。


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太陽系中的小行星帶有可能形成一個新的行星嗎?

在太陽系的木星和火星軌道之間有一條小行星帶,據科學家們估算,這裡的小行星數量至少在50萬顆以上,而被我們所定位和編號的小行星數量已經達到了20萬顆。這些小行星和太陽系的其它行星一樣,共同圍繞著太陽進行週期性的公轉。其中一些小行星之間不可避免地發生著相互碰撞,有一部分脫離了原先的運行軌道,向著太陽系內側漂移過來,其中有一些在漂移過程中接近近地軌道,成為具有一定威脅的地外天體,因此小行星帶目前已經成為科學家們重點研究的對象,對其運行規律、引力擾動和偏離軌跡均進行著深入的研究,以使提前開展相關監測,及時針對它們對地球的威脅性開展評估。那麼,這些小行星帶中的星體,今後能否在相互碰撞過程中進一步聚合成為一個新的行星呢?這還得從太陽系中行星的演化說起。

太陽系行星的形成

在太陽系還沒有形成,即太陽還未誕生之前,這片廣袤的區域分佈著大量由星際氣體和塵埃所組成的星雲物質,關於這些星雲物質的形成,科學家們推測,有極大的可能是之前一顆超新星爆發所噴發出來的大量星際物質構成。在50億年前,這塊區域受到巨大的引力波動影響,星際氣體和塵埃之間開始激烈著進行相互碰撞,使得某些區域的星際物質濃度日益增大,逐漸形成了許多質量相對較大的核心區,而太陽所在的位置,這個核心區面積最大,由碰撞所聚合的星際氣體和塵埃物質越來越多,溫度也因碰撞不斷提升,周圍的星際物質在角動量守恆的作用下,開始圍繞著這個核心高速旋轉,這個核心於是演化成了太陽的“胚胎”。當太陽“胚胎”核心區的溫度上升到700-1000萬攝氏度時,激發其中最輕物質-氫原子的核聚變反應,質量在聚變過程中發生了虧損,從而釋放出大量的能量,形成了真正意義上的恆星。

值得一提的是,在太陽形成的同時,在其它區域聚合形成的若干核心,也在不斷地在引力作用下吸引著周圍氣體和星際物質的加入。只是太陽核心的引力太大,以至於整個太陽系的絕大部分物質都站到了它的那一邊,一些距離太陽較近的核心物質,也被引力吸入太陽的懷抱,只有那些距離太陽較遠、核心質量也相對較大的核心區被保留了下來,相互之間互相發生碰撞和聚合,逐漸演化為固態的行星內核,在此基礎上再吸收被太陽風吹開的物質,聚合形成行星的狀態。

而之所以有固態行星和氣態行星的差別,主要原因在於後期在引力作用下所吸收物質的形態所決定。在太陽風的吹拂下,那些氣體物質以及質量較輕的星際塵埃團被吹到距離太陽較遠的軌道上,從而被那裡的若干固態行星內核所吸附,最終演化為氣態行星。而距離較近的固態行星內核,由於周圍的氣體物質和輕質量星際塵埃團較少,只能吸附那些質量較大、呈現一定聚合狀的大質量固態星際物質,在激烈的碰撞下逐漸演化為固態行星。

太陽系小行星的由來

太陽系內的小行星帶,介於木星和火星軌道之間,其體積與太陽系的行星相比,簡直小得不能再小了,最大的直徑也才1000多公里,最小的僅有石子大小。雖然從太陽系的直觀圖上看到這裡的小行星密密麻麻,主要原因在於它們的數量實在是太多了,而實際上它們之間的距離是非常遙遠的,即使航天器才中間穿過,想撞上它們,幾率也是比較小的。而關於這些小行星的由來,科學界還沒有統一的結論,主要的觀點可以歸納為以下幾種:

  • 大行星爆炸假說。科學家們根據萬有引力推測,在木星和火星之間應該存在一顆大質量的固態行星,由於質量和體積較大,受到其外圍更大質量木星引力的影響發生了撕裂,分解形成若干小質量的行星,然後在相互碰撞過程中又進一步分解,逐步形成現在的模樣。

  • 半成品假說。科學家們根據小行星的組成物質,與太陽系原始星雲組成物質基本一致的結果出發,推測出小行星帶的形成過程,與其它行星形成的歷史相當,只不過在其它行星基本成形時,這部分區域的眾多聚合的小行星,由於缺乏相應的條件,沒有最終聚合形成更大質量的行星,只形成了向大質量行星演變過程中的一個“半成品”。

  • 核戰爭毀滅假說。有的科學家甚至腦洞大開,將其與瑪雅文明聯繫在了一起,說是這裡原本有一顆行星,而且是瑪雅人的故鄉,隨著文明的高度發展,這裡爆發了核戰爭,使得行星被炸燬,行星的主體部分被分裂為無數碎片,充斥在木星和火星軌道之間,還有一塊較大的碎塊撞擊了天王星,改變了天王星的運行姿態變為側臥,之後這個碎塊形成了冥王星。

關於第三個類似科幻小說的假說,基本上可以排除,因為從小行星碎片中目前並未檢測到任何核爆炸的遺留物質。而第一種行星爆炸假說,我覺得也站不住腳,因為既然這個區域受到木星巨大引力而沒有形成大質量行星的條件,為何還會聚合在一起呢。因此,我傾向於第二種假說,即這些行星物質是在太陽系行星的形成過程中,與其它行星一起演化,只不過在受到各種因素的影響下沒有最終聚合在一起而已。

現在這些小行星能聚合形成大質量行星嗎?

通過以上關於太陽系內行星的形成,以及小行星帶形成的推測,我們不難看出一個大質量行星要形成,必須具備如下的基本條件:

  • 周圍的星際物質必須非常充足,可以為行星聚合提供足夠的物質來源。

  • 若干個行星物質相對密集的核心區發生融合,從而可以吸引更多的星際氣體和塵埃組成固態行星內核。

  • 核心的聚合所受到的引力干擾,不足以改變相互之間碰撞和聚合的總體趨勢;

  • 內核形成以後,周圍還應該有大量的固態塵埃物質,為最終行星的形成提供物質貯備;

  • 大質量行星形成以後,要能夠擁有固定的公轉軌道,而且這個軌道不能受到其它行星的支配性影響。

從以上條件可以看出,目前小行星帶的現有狀態,不能支撐其形成大質量的行星。主要理由有:第一,小行星帶內雖然擁有巨大的固態小星體,但是總體密度不大,相互之間的距離很遠;第二,受到太陽引力和木星引力的影響,只能在引力波動的情況下發生碰撞,形成不了可以聚合更多物質的內核;第三,周圍星際物質貯備不足,即使內核形成以後也吸收不了更多的物質進行聚合,從而達不到可以清除軌道內其它小型星體的能力;第四,如果形成大質量行星,由於木星的巨大引力,很容易被撕裂,從而分崩離析。

總結一下

木星和火星之間的小行星帶,其形成機制我想主要取決於它的歷史性和所受引力的制約性,在各方面因素的影響之下,它已經失去了能夠形成大質量行星的最佳時機。從目前情況來看,在太陽引力和木星引力的干擾之下,這些小行星通常都是沿著固定軌道運行,偶爾在引力波動的影響下發生碰撞,不可能再重演太陽系行星演化的歷史,即不可能再聚合形成新的一個行星內核,“機不可失,時不再來”!


優美生態環境保衛者


不可能!



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