有一個星際難民營，隱藏在太陽系的火星和木星軌道之間

小行星帶想像圖。NASA

太陽系的小行星帶又稱主小行星帶，位於火星和木星軌道之間。那裡存在著一個由各種小天體組成的狹窄環狀盤。18世紀的天文學家根據太陽系行星的運行規律對小行星帶的存在作出了預言。隨後，天文學家們又根據在火星和木星身上發現的諸多現象，針對小行星帶的成因發表了諸多看法。

對於小行星帶是否是行星的殘骸或是早期太陽系的遺留物，科學界一直存在著爭論。它既有可能是行星解體的產物，也有可能是一顆未能凝聚的失敗行星。但是最近有天文學家發表了一種新的看法，認為小行星帶原本只是一個空曠的地帶，後來才逐漸被各種微小天體和碎片填滿。?

C型和S型小行星佔據小行星帶的示意圖。Sean Raymond

傳統的觀點認為，太陽系形成之初，太陽系的基石——微行星在原行星盤內是均勻分布的。問題在於，在這種情況下，小行星帶包含的物質總量要比地球質量高好幾倍。而今天小行星帶的質量總和還不及地球質量的千分之一。小行星帶理論上應該擁有的那99.9%質量去哪了？

因此波爾大學的天文學家Sean N. Raymond和Andre Izidoro開始思考是否存在其它可能。是否有可能小行星帶最初並不存在？他們把觀點以論文的形式發表在了《科學進取（Science Advances）》雜誌上，並將標題命名為《空曠的原始小行星帶（The Empty Primordial Asteroid Belt）》。

這樣的想法乍聽起來有點不可思議，但實際上，我們已經在系外行星那裡取得了可能有關的發現。

比如2014年阿塔卡馬毫米/亞毫米波望遠鏡拍到的金牛座HL原行星盤。這個距地球450光年的原行星盤內物質並不是均勻分布的，而是由一系列密度不一的環帶組合而成。

雖然此類結構的成因尚存爭議，但大部分觀點認為，它的這種樣子和塵埃物質的遷徙積聚有關。當某處物質環密度積累到足夠大後，微行星就會從中誕生，並逐漸凝聚成大行星。低密度的暗帶通常認為是行星形成過程中「清掃」出來的。不過Raymond和Andre Izidoro認為，原行星盤內的物質本來就不是均勻分布的。

阿塔卡馬毫米/亞毫米波望遠鏡陣列拍到的金牛座HL原行星盤。ESO

為了驗證他們的假說，這兩位天文學家建立了一個將小行星帶設置為空環的早期太陽系計算機模型。結果顯示，小行星環帶的形成和岩石行星的形成是有關的，它能夠逐漸地演變成今天我們見到的模樣。

Raymond表示，在模擬中，岩石行星的形成效率並不是100%。也就是說，有一部分微行星會被引力甩向外側，並滯留在小行星帶內。這些小天體的運行軌道和今天的S型小行星（主要成份是硅的小行星，約佔小行星總量的17%）很像。S型小行星的遷徙效率很低，大約只有千分之一。但環原本就是空的。今天小行星帶內S型小行星的質量總和只有地球質量的十萬分之四。模擬中遷徙至此的小天體數量略多於此，但由於演化到後期會有損耗，遷徙至此並長期滯留的小天體數量和分布特點，與今天小行星帶內S型小行星的數量和分布特點恰好相符。

基於這個模型，兩位天文學家還發現，在木星和土星的引力影響下，許多原先分布在外側的小天體也會逐漸向內靠攏，進入小行星帶所在區域，成為所謂的C型小行星（含碳小行星，約佔小行星總量的75%或更高）。這些小行星同時也是地球上水的潛在源頭。綜合考慮這兩種情況後他們發現，這些小天體在模擬結果中的分布情況，和今天小行星帶內小行星的實際分布情況一致。

在此不得不提其中一位天文學家早前提出過的一個理論。2011年，Raymond曾經作為參與者，和他的同事在一篇論文中表示，原始木星（那時的木星很可能只有一個石質內核）曾經發生過軌道向內遷徙事件。木星的內遷不但掠奪了大部分原本屬於小行星帶的物質，還把許多原本屬於火星的物質帶走了。結果導致小行星帶失去了大部分質量，並造成火星的質量偏小。而木星在「大肆劫掠」之後又向原來的位置回歸，最終穩定在今天的地方。

這裡涉及到了天文學上的另一個謎團——火星質量偏小之謎。和地球和金星相比，火星顯得過於迷你。所有模擬結果都顯示，火星理論上應該比現在擁有更大的質量。而這個謎團顯然和小行星帶的形成存在著某種關聯。

但「木星遷徙說」中存在著理論上的不確定性，所以這二位今天才提出了「空曠的原初小行星帶」說。這個假說的重點就是，構成現代小行星帶主體的微行星，並不是在小行星帶現在所處的位置上就地成形，而是在臨近行星的引力作用下遷徙至此的。如此一來，火星偏小也就好解釋了，因為原行星盤環帶物質含量本來就是不均勻的。

如果這個假說屬實，那麼小行星帶就好比是太陽系的難民營，容納了大量未被行星接納的微行星。科研的進展既需要腳踏實地的小心求證，也有賴於大膽的假說。無論結果最終是否能夠被證實，這樣的膽識和魄力還是值得敬佩的。

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