科學家發現早期行星「大變動」的證據

美國西南研究所的科學家們研究了一對不同尋常的小行星，發現它們的存在預示著太陽系早期的行星重排。這些被稱為「普特洛克勒斯」和「梅諾提烏斯」的屍體是美國宇航局即將執行的「露西」任務目標。它們大約有70英里寬，圍繞彼此的軌道運行，因為它們共同圍繞太陽旋轉。它們是在被稱為特洛伊小行星的古代天體中唯一已知的大型雙星。這兩群特洛伊軌道距離與木星大致相同，一群在木星前面，另一群在木星後面。

博科園-科學科普：世界資源研究所的科學家David Nesvorny博士說：特洛伊很可能是在劇烈動態不穩定時期被捕獲，當時太陽系的巨型行星——木星、土星、天王星和海王星發生了小規模衝突。太陽系行星從普特洛克勒斯-梅諾提烏斯-木星特洛伊極早遷移的證據」發表在《自然天文學》上。這一劇變將天王星和海王星向外推，在那裡遇到了大量原始小天體，這些小天體被認為是今天柯伊伯帶天體的來源，在太陽系的邊緣運行。

世界資源研究所科學家研究了兩小行星「普特洛克勒斯-梅諾提烏斯」(在這幅藝術圖的構想中)，以確定這些巨型行星的大變動可能發生在太陽系早期的歷史。圖片：W.M. Keck Observatory/Lynette Cook

這個原始柯伊伯帶許多小天體分散在內部，其中一些被困為特洛伊小行星。然而這個太陽系演化模型的一個關鍵問題是它發生的時間。在這篇論文中，科學家們證明了普特洛克勒斯-梅諾提烏斯對的存在表明巨大行星之間的動態不穩定性一定是在太陽系形成的前1億年發生。最近關於小天體形成的模型表明，這些類型的雙星是太陽系最早期的產物，當時，一對小天體可以直接從「卵石」雲的崩塌中形成。世界資源研究所空間研究部主任、論文合著者威廉伯克(William Bottke)博士說：對如今柯伊伯帶的觀察表明，像這樣的雙星在古代相當普遍。

現在只有少數存在於海王星的軌道中，問題是如何解讀倖存者。如果不穩定性被推遲幾億年，就像一些太陽系演化模型所暗示的那樣，原始小體盤內的碰撞會破壞這些相對脆弱的雙星，沒有一個會在特洛伊種群中被捕獲。早期的動態不穩定性會使更多的雙星保持完整，增加了至少一個雙星被捕獲的可能性。研究小組創造了新的模型，表明普特洛克勒斯-梅諾提烏斯雙星存在強烈表明了早期的不穩定性。

這張動圖顯示了普特洛克勒斯-梅諾提烏斯對在與木星一起圍繞太陽公轉的過程中是如何相互環繞的。世界自然資源研究所的科學家們認為，在太陽系歷史的早期一定曾發生過一場巨大的行星大變動，因為該雙星被特洛伊小行星群完整地捕獲。圖片：Durda/Marchi/SwRI

這種早期的動力不穩定模型對類地行星有著重要的影響，尤其是在月球、水星和火星上形成的約40億年前的大型撞擊坑起源。造成這些隕石坑的撞擊物不太可能從太陽系的外圍地區被拋入。這可能意味著它們是由類地行星形成過程中小天體剩餘物形成。這項研究強調了特洛伊小行星對照亮我們太陽系歷史的重要性。到2033年，由世界資源研究所科學家和論文合著者哈爾·列維森博士領導的美國國家航空航天局的「露西」號探測器對這兩顆行星進行探測時，我們將對「普特洛克勒斯-梅諾提烏斯雙星」的情況有更多了解。

博科園-科學科普｜參考期刊文獻 :《Nature Astronomy》｜研究/來自：西南研究院，DOI: 10.1038/s41550-018-0564-3

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