大碰撞-行星的剧烈诞生过程

作者:小菜 更新时间:2024-08-02 点击数:
简介:大碰撞是如何影响太阳系行星形成的? 在天文学家眼中,行星的起源仍然是一个不太清晰的过程。

在原始行星盘上两个天体的碰撞示意图 图片来自盖蒂图片社的科学类图片,贡献者:麦克•格里克 行星的形成,涉及到一些实实在在的物理过程。

这是最近一篇论文提出的观点,它探讨了大型碰撞事件对行星形成的重要意义。

目前天文学家对行星的起源过程仍然不太明确。

最初

【千问解读】

大碰撞是如何影响太阳系行星形成的?

在天文学家眼中,行星的起源仍然是一个不太清晰的过程。

大碰撞-行星的剧烈诞生过程

在原始行星盘上两个天体的碰撞示意图 图片来自盖蒂图片社的科学类图片,贡献者:麦克•格里克

行星的形成,涉及到一些实实在在的物理过程。

这是最近一篇论文提出的观点,它探讨了大型碰撞事件对行星形成的重要意义。

目前天文学家对行星的起源过程仍然不太明确。

最初,一个恒星系统除了恒星本身,剩下的只是围绕恒星旋转的一堆气体和尘埃。

然后一些气体通过初步合并形成行星的种子。

大碰撞-行星的剧烈诞生过程

行星的起源来自恒星周围的尘埃和气体(图片来自网络)

上百万年过去后,无数的种子进一步合并、增大,并开始吸引附近的物质。

然后到达某种临界阶段:形成数千颗到几百万颗的微行星,它们围绕着恒星旋转,每一颗大小都只有几百公里。

大碰撞-行星的剧烈诞生过程

无数的行星种子(图片来自网络)

这些微行星通过进一步碰撞和融合,最终形成原始态的行星。

但即使完成这个过程,这种剧烈运动仍未结束。

至于下一步会发生什么,这引起了天文学家的激烈争论,最近有一篇发表的文章《大型碰撞在行星形成过程中的角色》,对此进行了总结。

即使在今天,行星依然在不断遭受撞击,只不过大部分都属于小型撞击,虽然碰撞能量很大,最终也只是在行星表面留下一个陨石坑。

而大型碰撞事件虽然更罕见,其释放能量却远大于一般的碰撞,这种碰撞发生在两颗相近质量的行星之间。

这种碰撞将彻底的重新塑造行星,改变其命运,甚至影响行星的宜居性。

大碰撞-行星的剧烈诞生过程

比如,很多天文学家相信我们的月球是源于一次巨大的碰撞 - 一个火星大小的天体撞击了地球。

这次碰撞摧毁了闯入天体,同时也导致地球的地壳蒸发了相当大的一部分,将其抛向轨道,最终又合并形成新天体,就是我们的月球。

没有这次大型碰撞,我们就不会有这样大的一个月球,而这次碰撞对地球上的生命产生至关重要,因为月球使得地球地轴的倾斜在几十亿年中保持了稳定。

大碰撞-行星的剧烈诞生过程

一次巨型碰撞导致月球形成(图片来自网络)

另一方面,大型碰撞事件也可能是毁灭性的。

以水星为例,其最初大小很可能比现在大得多,几乎是当前尺寸的2倍。

但是一个地球质量大小的天体碰撞摧毁了其地幔,在经历蒸发之后,水星就再也无法回到当初的大小了。

两颗原始行星的内核在融合之后,使得新生的水星拥有了一个大得多的新内核。

科学家们这样推测,正是因为发现水星当前的内核大小明显超出了水星本来应该具有的内核尺寸。

大碰撞-行星的剧烈诞生过程

这种剧烈碰撞不仅局限于太阳系内侧。

让我们看看天王星的情况:位于小行星带外侧的天王星具有严重的倾斜,它几乎是躺在公转轨道上的,天王星的卫星绕行轨道则与太阳系的平面垂直。

造成这种现象的一个可能的原因,就是曾经发生过一次大的碰撞:一个2-3倍地球质量的天体撞击了天王星,在其侧面产生剧烈的撞击,然后将碎片抛向附近的轨道,形成天王星的一系列卫星。

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天王星和地球的自转轴角度差异,可以看出天王星几乎是躺着围绕太阳运转的(图片来自网络)

在碰撞的简单模型中,是假定撞击者被合并到被撞击的行星中,并增大了后者。

此外,作者也描述了一些更复杂的撞击情形:最常见的撞击事件是一个撞完就跑的场景,撞击者倾斜撞向行星,损失其部分物质,但是最终能够独立幸存下来。

尽管如此,两颗行星一旦发生撞击,它们的轨道就会永久发生改变,并且很可能会再次发生撞击。

在几百万年中的一系列撞完就跑事件后,被撞击行星的地幔质量会不断增大,而撞击者的外层物质逐渐剥离。

大碰撞-行星的剧烈诞生过程

由于无法回退时间,我们永远无法准确的了解整个太阳系的形成过程,因此我们也无法完全确定大型撞击事件对行星形成过程的影响。

但是随着我们对碰撞过程的深入研究,我们会对行星的多样化演变结果有更深入的理解。

这种理解对于我们在星系中搜索移居行星是非常重要的,因为像类地行星的罕见也许和激烈的行星形成过程有密切关系。

太阳系九号X行星可能藏在最后一个地方

    艺术家对行星九的插图,太阳和远处海王星(环)的轨道。

信用:uux.cn/ESO/Tomruen/nagualdesign  据《今日宇宙》(劳伦斯·托格内蒂):最近提交给《天文学杂志》的一项研究继续寻找难以捉摸的九号行星(也称为X行星),这是一颗假设的行星,可能在太阳系外围运行,远远超出矮行星冥王星的轨道。

  这项研究的目标是缩小九号行星的可能位置,并有可能帮助研究人员更好地了解我们太阳系的构成及其形成和演化过程。

该研究可在预印服务器arXiv上获得。

那么,这项研究缩小潜在行星9位置背后的动机是什么?  迈克·布朗博士是加州理工学院理查德和芭芭拉·罗森伯格天文学教授,也是该研究的主要作者,他告诉《今日宇宙》:“我们正在继续尝试系统地覆盖我们预测行星九所在的所有天空区域。

使用来自Pan-STARRS的数据使我们能够覆盖迄今为止最大的区域。

”  Pan-STARRS代表全景巡天望远镜和快速响应系统,是一个合作天文观测系统,位于哈雷阿卡拉天文台,由夏威夷大学天文研究所运营。

在这项研究中,研究人员使用了数据发布2(DR2)的数据,目标是根据过去研究的发现缩小九号行星的可能位置。

  最终,该团队通过排除先前研究中计算出的大约78%的可能位置,缩小了九号行星的可能位置。

此外,研究人员还提供了对行星九的近似半长轴(以天文单位测量)和地球质量大小的新估计,分别为500和6.6。

那么,这项研究最重要的结果是什么?目前正在进行或计划进行哪些后续研究?  “虽然我很想说最重要的结果是找到了九号行星,但我们没有找到,”布朗博士告诉《今日宇宙》。

“所以相反,这意味着我们已经大大缩小了搜索范围。

我们现在已经调查了我们认为第九行星可能存在的大约80%的区域。

”  就后续研究而言,布朗博士告诉《今日宇宙》,“我认为LSST号是最有可能发现九号行星的探测器。

当它在一两年内上线时,它将迅速覆盖大部分搜索空间,如果第九行星在那里,就找到它。

”  LSST代表空间和时间的遗产调查,是一项天文调查,目前计划作为一项为期10年的研究南部天空的计划,在智利的维拉·鲁宾天文台进行,该天文台目前正在建设中。

  LSST的目标包括研究识别近地小行星和太阳系内的小行星体,但也包括深空研究。

其中包括调查暗物质和暗能量的性质以及银河系的演化。

但是找到九号行星的重要性是什么?  布朗博士告诉《今日宇宙》,“这将是我们太阳系的第五大行星,也是唯一一颗质量介于地球和天王星之间的行星。

这样的行星在其他恒星周围很常见,我们将突然有机会研究我们太阳系中的一颗行星。

”  在1846年发现海王星后不久,科学家们就开始假设九号行星的存在,包括d .柯克伍德·丹尼尔1880年撰写的回忆录和美国天文学家克莱德·汤博1946年撰写的一篇论文,汤博在1930年发现了冥王星。

  最近的研究包括2016年和2017年的研究,这些研究为九号行星的存在提供了证据,前者是布朗博士与人合着的。

  这项最新的研究标志着对缩小九号行星位置范围的最完整的调查,布朗博士一直认为九号行星存在,他告诉《今日宇宙》:“有太多单独的迹象表明九号行星存在。

没有九号行星,太阳系是很难理解的。

”  他继续告诉《今日宇宙》“……行星九解释了许多关于外太阳系天体轨道的事情,否则这些事情将无法解释,每个都需要某种单独的解释。

”  “轨道方向的组合是最广为人知的,但还有许多物体的近日点距离很大,存在高度倾斜甚至逆行的物体,以及大量非常偏心的轨道穿过海王星轨道。

这些都不应该发生在太阳系中,但所有这些都可以很容易地解释为行星九的影响。

巴士大小的小行星 DW将于2月22日飞近

  据美国太空网塔里克·马利克:周四2月22日,一颗新发现的校车大小的小行星将以比月球更近的距离掠过地球,但它应该不会对我们的星球构成威胁。

  这颗新发现的小行星被称为2024 DW,宽约42英尺13米,将在周四与我们擦肩而过时在距离地球14万英里22.5万公里的范围内飞行。

据美国国家航空航天局称,这比地球到月球的平均距离还要近,月球的轨道距离地球约239,000英里385,000公里。

    这张美国国家航空航天局轨迹图显示了2月22日小行星2024 DW在地球和月球轨道之间的路径。

图片来源:uux.cn/美国国家航空航天局/JPL加州理工学院  小行星2024 DW只是几颗所谓的“潜在危险小行星”之一——这些太空岩石的轨道将它们带到距离地球460万英里750万公里的范围内——它们将于2月22日飞过我们的星球。

然而,它将是最接近的。

另一颗公共汽车大小的小行星将在482,000英里775,000公里的范围内经过,而一颗大型喷气式飞机大小的小行星将以250万英里400万公里的舒适距离飞过,根据美国国家航空航天局未来五颗小行星的名单。

  2月19日,天文学家通过莱蒙山调查第一次发现了小行星2024 DW。

根据哈佛史密森尼卡内基天体物理中心国际天文学联合会小行星中心MPC的数据库,这项调查是正在进行的卡特琳娜巡天计划的一部分,旨在跟踪可能威胁我们地球的近地小行星。

  科学家最初使用亚利桑那州图森市东北部圣卡塔利娜山脉莱蒙山站的斯图尔特天文台发现了这颗小行星。

根据MPC的说法,随后用夏威夷大学的望远镜在莫纳克亚火山上的观测证实了这一发现。

  天文学家和美国国家航空航天局科学家定期关注可能对地球造成撞击风险的近地小行星。

9月,美国国家航空航天局的DART航天器在小行星偏转技术的成功测试中撞上了一颗小行星,该技术有朝一日可能有助于保护我们的地球。

一年后的2023年9月,该机构的OSIRISREx航天器将另一颗太空岩石小行星贝努鸟的样本带回地球,以更好地了解该物体的成分。

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