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太阳系可能弄丢过一颗行星,而且是颗大家伙。一项发表在《Icarus》上的新研究说

太阳系可能弄丢过一颗行星,而且是颗大家伙。

一项发表在《Icarus》上的新研究说,几十亿年前,太阳系外侧除了现在的木星、土星、天王星、海王星,很可能还多出过一两颗巨行星,后来在一场天体级别的混战里被甩出了太阳系,再没回来。它的离场不是悄无声息的,研究者认为,正是这种动荡,把木星和天王星身边的卫星撞得七零八落。

事情发生在40到45亿年前,行星刚成形不久。那时候太阳系外侧乱成一锅粥:四颗巨行星的轨道大幅漂移,彼此越靠越近,用引力互相拉扯。它们一次次擦肩而过,谁离谁太近,谁就被甩一把,最后才各自稳定到今天的位置。天文学家用尼斯模型(Nice Model,得名于最早提出它的法国城市尼斯)来解释这段乱局。

问题就出在这里。卫星个头小,被行星攥得也不算紧。一旦另一颗巨行星贴着扫过来,它的引力足以把卫星整个扯走。这么折腾下来,天王星和木星今天还带着一大群卫星,本身就有点反常。

为了搞清楚卫星到底怎么熬过来的,研究团队从上千种推演里挑出122种来细算,挑选标准是最后能还原出今天太阳系外侧的样子。软件追踪了数百万年间行星、卫星、太阳和过路碎石之间的引力拉扯。

结果很不乐观。木星和天王星的卫星系统,存活概率都不到15%。122种版本里,只有1种能让原来的行星和卫星一起完整保留下来。换句话说,按模型算,今天还挂在天王星身边的那些卫星,本来多半是保不住的。

卫星的死法不是飞向深空。当一颗巨行星贴得太近,天王星的卫星几乎注定要完蛋。它们以极高的速度互相对撞,撞成一大圈冰质碎屑。这些碎屑绕着天王星转了很久,慢慢又抱团聚到一起。研究团队认为,天卫五米兰达(Miranda)就是这么来的。天卫五表面坑壑拼贴、断崖高达20公里,是太阳系里已知最高的悬崖,看上去就像被砸碎后又胡乱拼了回去。

而且这样的对撞还不止一次。天王星几乎是躺着自转的,自转轴歪了约98度,长期以来被认为是远古一次猛烈撞击撞歪的。那次撞击同样把它的卫星搅得天翻地覆。也就是说,天王星的卫星至少被撞到互相碰撞过两回:一次是撞歪行星的那下,一次是这场巨行星动荡。两次浩劫之下,原始卫星被碾碎又重组,我们现在看到的,已经是面目全非的后来者了。

研究者也说得清楚,模型抓不住每个细节,每颗卫星具体什么下场,还得靠更多推演去算。但至少有一点模型已经说得明白:我们今天看到的天王星卫星,大概率不是45亿年前的原装货,而是从一片又一片碎片里重新长出来的第二代,甚至第三代。

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图为太阳系示意图,图源:Pixabay/CC0 Public Domain

信源:Arnold, Paul. "One of our planets may be missing, and it could explain why the solar system looks the way it does." Phys.org, edited by Sadie Harley, 1 June 2026