研究稱“失敗的木星”或?yàn)椤俺?jí)地球”起源

隨著我們對(duì)位于太陽(yáng)系之外的恒星世界進(jìn)行探索，以及越來(lái)越多的系外行星被發(fā)現(xiàn)，我們意識(shí)到，在距離地球遙遠(yuǎn)的宇宙空間中，存在著各種各樣的世界，這些世界就像是另類的“宇宙動(dòng)物園”，大小不一，結(jié)構(gòu)日益多樣化。盡管這些“遙遠(yuǎn)的世界”之間存在著許許多多的不同點(diǎn)，但是，最新的研究表明，這些世界部分存在著一種類似的起源，也就是說(shuō)，他們形成機(jī)制的途徑可以說(shuō)是相同的。英國(guó)萊斯特大學(xué)研究人員將其稱為“小規(guī)模的潮汐效應(yīng)”，這就是“超級(jí)地球”一種可能的形成方式。

長(zhǎng)期以來(lái)，天文學(xué)家對(duì)宇宙中行星形成的理論進(jìn)行了一種假設(shè)：在恒星系統(tǒng)形成的初期，在嬰兒恒星周圍逐漸聚集、圍繞著大量的星際塵埃和氣體，這些塵埃和氣體不斷地旋轉(zhuǎn)，相互碰撞并凝結(jié)成團(tuán)塊而繼續(xù)增長(zhǎng)，最后在引力坍縮下形成我們現(xiàn)在所熟悉的世界。這就是被稱為“核心吸積”的行星形成理論模型。在巨型氣態(tài)行星的形成之初，根據(jù)“核心吸積”形成理論，在原始行星盤(pán)附近會(huì)出現(xiàn)一個(gè)數(shù)倍地球質(zhì)量的巨型固態(tài)核心，接著該核心便吸積周圍的氣體逐漸演化，但是，該過(guò)程相當(dāng)緩慢，而原始恒星系統(tǒng)中的氣體能否存在如此長(zhǎng)的時(shí)間還不能確定。

科學(xué)家通過(guò)對(duì)該形成模型的研究認(rèn)為，如果原始行星盤(pán)上用于行星形成的材料足夠多，那就會(huì)形成較大的行星，該情況下也是巨型氣態(tài)行星的形成機(jī)制之一。比如木星和土星；如果這些材料較少，則形成類似地球、火星以及金星這樣的巖質(zhì)的世界。然而，之前被天文學(xué)家認(rèn)為是行星形成基本模型之一的“核心吸積”理論，已經(jīng)受到了一個(gè)新的挑戰(zhàn)，這份研究報(bào)告刊登在英國(guó)皇家天文學(xué)會(huì)的月報(bào)上。

根據(jù)英國(guó)萊斯特大學(xué)研究人員查勝勛（Seung-Hoon Cha）和謝爾蓋尼亞克欣（Sergei Nayakshin）對(duì)太陽(yáng)系之內(nèi)的小型巖質(zhì)行星的研究結(jié)果，雖然這些行星被認(rèn)為是小型的，這只是相對(duì)于巨型氣態(tài)行星而言，這些系外行星比我們的地球要大，在一些場(chǎng)合下，我們可以稱之為“超級(jí)地球”。這些太陽(yáng)系之外的“超級(jí)地球”由美國(guó)國(guó)家航空航天局的開(kāi)普勒系外行星空間望遠(yuǎn)鏡所發(fā)現(xiàn)，他們的形成機(jī)制被認(rèn)為是具有巨型氣態(tài)行星的特征。

然而，為什么巖質(zhì)行星的形成模型卻具有巨型氣態(tài)行星的特征呢？萊斯特大學(xué)的研究人員提出的行星形成替代理論，其被稱為“小規(guī)模的潮汐效應(yīng)”。我們知道，類似木衛(wèi)二上發(fā)生的潮汐效應(yīng)使得其內(nèi)部具有不一般的活動(dòng)規(guī)律，以此類推，當(dāng)這個(gè)情況發(fā)生在巨型氣態(tài)行星形成過(guò)程中時(shí)，來(lái)自原始恒星的引力使得原始行星盤(pán)上的氣體以及星際塵埃變得不穩(wěn)定，反復(fù)的拖拽作用下，原來(lái)聚集在原始恒星周圍的氣體逐漸被撕扯下來(lái)，開(kāi)始向恒星靠攏，隨著這個(gè)過(guò)程的不斷發(fā)生，只要在這顆行星與恒星的距離滿足一定的值，來(lái)自恒星的潮汐作用就會(huì)將這顆原始行星上聚集的氣體完全撕扯下來(lái)。最后，僅剩下一個(gè)固態(tài)核心。

有趣的是，該行星形成理論模型也許可以解釋為什么在一些恒星系統(tǒng)中，距離恒星較近的軌道位置上，存在著一些“超級(jí)地球”，他們?cè)谛纬芍蹩赡苁前淳扌蜌鈶B(tài)行星的途徑開(kāi)始演化，比如我們太陽(yáng)系中的木星。由于這些巨型氣態(tài)行星所處的位置太靠近它們的恒星，原來(lái)吸積在核心周圍的氣體被一點(diǎn)點(diǎn)地撕扯下來(lái)，作為僅僅剩下一個(gè)孤零零的固態(tài)核心，或許有的還存在著薄薄的大氣，而這個(gè)固態(tài)核心，其質(zhì)量也是地球的數(shù)倍，它就是我們稱之的“超級(jí)地球”。這一切產(chǎn)生的原因就是恒星的潮汐干擾。

現(xiàn)在，我們通過(guò)開(kāi)普勒系外行星空間望遠(yuǎn)鏡找到幾十個(gè)“超級(jí)地球”，其中有些還是處于恒星系統(tǒng)的可居住區(qū)或者邊緣地區(qū)，在恒星系統(tǒng)的可居住區(qū)內(nèi)，其溫度能保持水是呈現(xiàn)液態(tài)，這個(gè)理論同時(shí)也是我們對(duì)一個(gè)行星是否能支持生命的一項(xiàng)重要的指標(biāo)。

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