火星為什麼這麼小？飯碗都讓親兄弟砸了

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火星的體積遠不及地球？在太陽系形成後不久，太陽系外側的氣態巨行星和冰巨星開始向外遷移，這種遷移改變了火星的命運。

火星個頭遠不及地球

幾百年來，天文學家一直苦苦思索太陽系如何變成今天的模樣。「星雲假說」和「尼斯模型」是當前普遍接受的兩個理論，用於解釋太陽系如何形成和演化。星雲假說認為太陽和行星由一團巨大的塵埃和氣體雲形成。尼斯模型則認為是巨行星在形成後發生的遷移造就了我們今天看到的太陽系。

巨行星向外遷移

太陽系全家福

所有跡象都表明火星的個頭本應與地球相當，但這顆紅色星球的體積為何遠不及地球？根據一支國際科學家小組進行的新研究，巨行星的遷移在火星演化過程中扮演了關鍵角色。

俄克拉荷馬大學天文學系研究生克萊蒙特在接受採訪時表示：「根據尼斯模型，巨行星（木星、土星、天王星和海王星）最初形成時與太陽間的距離要比現在近得多。整個太陽系經歷了一個軌道不穩定時期，讓巨行星遷移到當前的位置。在這個不穩定時期，巨行星軌道的大小和形狀快速發生改變。」

挺過後期重轟炸

後期重轟炸藝術概念圖

研究小組對尼斯模型進行了擴展，通過一系列動態模擬來揭示太陽系早期階段。此項研究的目標是彌補尼斯模型存在的缺陷，進一步揭示多岩行星如何挺過太陽系的混亂時期。

克萊蒙特指出：「尼斯模型的問題在於，多岩行星（水星、金星、地球和火星）很難挺過劇烈的不穩定時期。現在，我們能夠獲取更清晰的月球隕坑圖像，準確測定『阿波羅』計劃所獲樣本的年代，找到月球遭隕石撞擊頻率下降的證據。我們的研究旨在確定一點，如果不穩定期提前但內側多岩行星仍在形成，能否幫助它們挺過這個時期，以及能否解釋火星的體積為何遠不及地球。」

火星生長受阻

輕類日恆星藝術概念圖，被一個行星形成盤環繞

超級計算機進行了800次尼斯模型動態模擬，以確定尼斯模型的假設對火星的影響。模擬結果與最近獲取的火星與地球地質證據結合，證明火星的形成期只有地球的十分之一左右。這一結果引發了一項理論，認為火星在太陽系內側行星形成階段淪為「擱淺的行星胚胎」。

根據模擬結果，大對撞期開始階段，太陽系內側（0.5到4個天文單位）由大約100個體積介乎月球和火星之間的行星胚胎構成，同時存在大量體積更小的多岩星子。經過1到2億年的演化，這種初始環境會在類似火星的軌道孕育出質量10倍於火星的行星。然而，多岩行星形成過程被尼斯模型闡述的不穩定性阻擾，火星所在區域很多行星構件迷失或者被拋向太陽阻礙了火星生長。

有助搜尋「第二地球」

地球與火星體積對比圖

修改不穩定期的時間線能夠解釋火星與地球之間的差異。由於早期太陽系的巨行星陷入不穩定，火星與地球的體積、質量和密度存在巨大差異。最終，地球演化成太陽系內唯一一顆有生命存在的多岩行星，火星則變成一個冰冷乾燥，大氣稀薄的世界。如果沒有這種不穩定，火星可能擁有與地球更為接近的質量，演化成一顆更接近地球的行星。

這項研究對探索系外恆星系統具有啟示意義。當前的行星形成和演化模型基於我們對太陽系的認知。通過進一步了解氣態巨行星和多岩行星的生長發育以及如何擁有當前的運行軌道，科學家能夠創建更完善的模型，揭示其它恆星如何孕育出有生命行星。毫無疑問，這有助於縮小類地行星以及可支持生命存在的適居行星的搜索範圍。

來源：漫步宇宙

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