太陽系可能有數千顆被捕獲的星際小行星

【博科園-科學科普（關注「博科園」看更多）】在2017年10月19日夏威夷全景測量望遠鏡和快速反應系統-1(泛星-1)在夏威夷宣布了首次發現星際小行星，命名為1I/2017 U1 (aka)Oumuamua)。最初被認為是一顆彗星，這個星際遊客很快成為追蹤研究的焦點，試圖確定它的起源、結構、成分，排除它是外星飛船的可能性！雖然「Oumuamua」是第一個已知的星際小行星到達太陽系的例子，但科學家們一直懷疑這樣的訪客是經常發生的。哈佛大學的一組研究人員通過一項研究來確定星際小行星和彗星的捕獲率，以及它們在宇宙中生命的傳播中扮演的角色。

第一個星際小行星「Oumuamua」的印象圖。這個獨特的天體是在2017年10月19日在夏威夷的泛星1號望遠鏡發現的。圖片版權：ESO/M. Kornmesser

最近的研究題為「被捕獲的星際物質對生源和地外生命的影響」，該研究由哈佛大學理論與計算研究所(ITC)的博士後Manasavi Lingam和ITC的主席亞伯拉罕·勒布(Abraham Loeb)和哈佛-史密森天體物理中心(CfA)的一位研究人員進行。Lingam和Loeb構建了一個三體引力模型，其中三體的物理被用來計算它們各自的軌跡和相互作用。在Lingam和Loeb的模型中，木星和太陽是兩個巨大的天體，而一個遠不那麼大的星際物體則是第三個。太陽和木星的引力組合起了『漁網』的作用，提出了一種尋找生命的新方法，即研究用這種漁網捕捉到的星際物體，而不是用傳統的方法來觀測望遠鏡或用航天器到遙遠的環境去做同樣的事情。

利用這個模型開始計算在大小上與「Oumuamua」相比較的物體在太陽系中被捕獲的速率，以及這些物體在整個歷史過程中與地球碰撞的頻率。他們還把半人馬座阿爾法星系作為一個單獨的例子來進行比較。在這個雙星系統中，半人馬座A和B是兩個巨大的天體，而星際小行星是第三個。這些物體的頻率是由這些物體的數量密度決定的，這些物體最近根據『Oumuamua』的發現而更新。這些物體的大小分布是未知的(在我們的模型中是一個自由的參數)，但是為了獲得定量的結果，我們假設它和我們太陽系中的彗星是相似的。

「岩態」理論認為，行星系統內的行星之間可以共享生命。圖片版權：NASA

最終決定在太陽系內任何時候都能找到數千個被捕獲的物體——其中最大的可能是半徑幾十公里。對於半人馬座阿爾法星系，結果更有趣。根據捕獲的可能速率和捕獲對象的最大大小，確定即使是地球大小的物體也可以在系統的歷史過程中被捕獲。半人馬座阿爾法星可能會在一段時間內發現一些危險的行星，這將對系統的進化產生巨大的影響。在這種情況下，作者還探討了諸如「Oumuamua」這樣的物體是如何通過岩石物體在整個宇宙的生命分布中發揮作用的。這是一種關於岩性生精理論的變種，在小行星、彗星和流星之間，微生物的生命在行星之間共享。

在這種情況下，起源於遙遠恆星系統的星際小行星將是微生物生命從一個系統到另一個系統的載體。如果這些小行星過去與地球相撞，它們將負責播種我們的星球，並導致所知的生命的出現。這些星際對象可以直接崩潰成一顆行星，因此種子生命或被捕獲到行星系統和接受進一步碰撞系統內產生星際有生源說(第二個場景拍攝對象時更有可能很大，如地球半徑的一小部分)。

此外Lingam和Loeb還提供了關於如何研究太陽系的未來遊客的建議。正如Lingam所總結的，關鍵是要從我們太陽系的物體中尋找特定種類的光譜：通過觀察它們的軌跡，可以在太陽系中尋找星際物體。或者由於太陽系中的許多物體都有類似的氧同位素比值，所以發現具有不同同位素比率的物體可以表明它們的星際起源。當星際彗星接近太陽時，同位素比值可以通過高解析度光譜來確定。

最簡單的方法是找出太陽系外起源的天體，就是研究在水汽中氧同位素的丰度比。這可以通過高分辨光譜來完成。在確定了一個被捕獲的星際物體之後，我們可以發射一個探測器，在它的表面上尋找原始生命的特徵或技術文明的產物。毫不誇張地說，「Oumuamua」的發現引發了天文學上的一場革命。除了驗證一些天文學家長期以來的懷疑，它還為研究和科學理論的測試提供了新的機會。在未來如果幸運的話，探測器機器人等將被分派到這些天體上進行直接研究，甚至可能是樣本返回任務。這些揭示了我們的宇宙，甚至是整個生命的傳播，一定會很有啟發性！

知識：科學無國界，博科園-科學科普

參考：arXiv

作者：Matt Williams

內容：經「博科園」判定符合今主流科學

來自：Universe Today

編譯：中子星

審校：博科園

解答：本文知識疑問可於評論區留言

傳播：博科園

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