研究中的这张图显示了凯恩是怎么进行模拟的。
外面的黑色圆圈是木星的轨道，红色圆圈覆盖了他放置超级地球的范围。
Credit: Kane, 2023
神奇的地球uux.cn据美国物理学家组织网 by Evan Gough, Universe Today：在这个发现系外行星的时代，天文学家已经发现了超过5000颗已确认的系外行星，还有数千颗等待确认，还有数十亿颗等待发现。
这些系外行星存在于令人困惑的大小、成分、轨道周期以及几乎所有其他可以测量的特征中。
对它们的了解也揭示了我们的太阳系。
我们过去认为这是行星的原型排列，因为这是我们必须继续下去的全部。
但是现在我们知道我们可能是离群值，因为我们没有超级地球。
超级地球是一类常见于其他太阳周围的行星。
它们仅由质量来定义，在2到10个地球质量之间。
尽管行星搜寻者已经发现了超过1500颗，但我们的太阳系一颗也没有。
由于我们的太阳系缺少这些典型类型中的一种，行星科学家很难理解其他系统中的超级地球。
我们太阳系的结构与天文学家在其他太阳周围看到的也有巨大不同。
像开普勒-11这样的系统在紧凑的系统中有多个行星，它们在长期稳定的轨道上离太阳更近。
如此密集的行星之间的相互作用应该会导致轨道不稳定，但开普勒-11的行星有可能稳定数十亿年。
该系统中最小的行星开普勒-11 f的质量仍然是地球的2.5倍。
其他像HD 20782这样的系统有着极端轨道偏心率的行星。
HD 20782 b拥有已知最偏心的轨道之一。
它的偏心率是0.97，非常高，因为偏心率1.00是逃逸轨道。
当作对照，地球的偏心率是0.016，其中0是圆形轨道。
因此，HD 20782 b在其585天的轨道上从内太阳系旅行到外系统时，经历了剧烈的温度波动。
一位经验丰富的行星研究者想知道如果我们的太阳系真的有一个超级地球会发生什么。
它会怎么改变我们的太阳系？超级地球会让我们的太阳系与我们在银河系中看到的其他系统更加一致吗？我们的太阳系会被认出来吗？
为了找到答案侦破纪实：他在模拟太阳系的过程中制造了一个模拟的超级地球。
他叫斯蒂芬·凯恩，是加州大学的行星天体物理学教授。
论文是“太阳系超级地球的动力学结果”，凯恩是唯一的作者。
这篇论文还没有经过同行评议。
在他的论文中，凯恩指出了我们太阳系的行星大小/质量差距以及这对研究人员的意义。
没有一个介于地球和海王星质量之间的超级地球，很难将我们的系统放入背景中。
很难模拟这些行星是怎么形成的，它们的成分可能是什么。
我们的系统没有超级地球可能有多种真相。
木星和土星的早期迁移可能起到了一定的作用，吞噬了原来可能聚集在地球或火星上的质量，将它们变成了超级地球。
没有我们自己的超级地球来研究，研究人员留下了许多问题。
“即便如此，”凯恩写道，“调查太阳系内额外行星质量的动力学结果是有用的，以便约束当前的形成理论，并研究对一般行宇宙岛统架构的影响。
”
详细的计算机模型和模拟是天文学的主要组成部分，随着时间的推移，它们变得更加详细和强大。
研究人员改变输入来观察像太阳系和行星这样的东西在不同条件下是怎么形成和表现的。
在这项工作中，凯恩将一个超级地球放在我们的太阳系中，看看会发生什么。
凯恩写道:“在这篇论文中，我们提供了一项动力学研究的结果，该研究将一颗额外的类地行星放置在当前太阳系架构内的质量范围1至10个地球质量和半长轴范围2-4 AU内。
”
凯恩补充说，行星的质量在1到10个地球质量之间，以1个地球质量为步长。
他将行星放在圆形轨道的不同起始位置。
轨道与地球共面，半长轴范围为2到4个天文单位 AU ,步长为0.01 AU。
“这导致了几千次模拟，每次模拟允许运行107年，从当前纪元开始，每100个模拟年输出一个轨道配置，”凯恩解释说。
模拟显示内行星比外行星更容易受到超级地球的不稳定性的影响。
“2-4au的广阔区域包含许多与内行星的MMR 平均运动共振位置，这进一步放大了内太阳系的混沌演化，”论文指出。
“混沌进化”是轻描淡写。
超级地球的加入改变了行星之间的关系，也改变了整个内太阳系的结构。
“在这个例子中，所有四颗内行星的轨道都变得非常不稳定，以至于在107年的模拟结束之前，它们就被从系统中删除了。
”
可怜的火星在被喷射之前只进行了一半的模拟。
在与金星和地球相互作用之前，水星只完成了模拟的三分之一，它们越来越大的偏心率给水星的轨道带来了角动量，将其赶走。
在另一轮模拟中，凯恩在3.7天文单位的距离放置了一个有八个地球质量的超级地球。
这导致地球和金星的偏心率开始略有增加，然后，加上木星的影响，扰乱了水星的轨道，以至于它再次被迅速驱逐。
水星灾难性的移动通过向轨道注入角动量改变了地球和金星。
凯恩写道:“这导致了它们轨道的实质性周期性演变，它们的偏心率有高低频变化。
”
在这种情况下，火星的轨道相对不受影响，尽管由于与外行星的相互作用，它的偏心率“经历了高”频率的振荡。
"
外太阳系也发生了变化，尽管没有那么严重。
当模拟将一颗有7个地球质量的行星放置在3.79天文单位时，起初没有发生太多事情。
但最后，会有戏剧性的变化。
超级地球的轨道改变，它的半长轴远达30天文单位。
大约400万年后，超级地球被逐出系统。
凯恩解释说，它的喷射转移了角动量，这“对土星、天王星和海王星的偏心率产生了重大影响”。
在另一个模拟中，注入的超级地球也有7个地球质量，AU变化很小，从3.79到3.8。
超级地球再次被抛出，木星和土星的偏心率增加。
这个微小的变化也引发了天王星的消失。
凯恩进行了几千次模拟，根据参数，一些内行星被喷射出去，就像植入的超级地球一样。
在其他建筑中，冰冷的巨人也被逐出。
但是弹射只是一种结果，尽管是最极端的结果。
模拟显示超级地球的存在会使其他行星的轨道更加偏心。
这可能会对行星的气候造成严重破坏，因为温度会根据行星在其偏心轨道上的位置而大幅波动。
“这些相互作用导致金星和地球轨道偏心率的大幅振荡，制造了米兰科维奇周期，可能会影响这些行星的长期气候，”凯恩总结道。
那里有许多超级地球，它们的存在对其他系统的可居住性有多强的影响是一个悬而未决的问题。
如果这项研究有什么启示的话，这是一个需要研究的问题。
“行星气候对超级地球轨道相互作用的依赖将需要进一步的大气数据和建模，以确定这种行星的存在 或缺乏是否会优先导致偏心率驱动的气候效应，”作者解释道。
在之前的几十年里，天文学家利用我们太阳系的结构来开发太阳系形成和结构的模型。
但是现在我们知道，我们的太阳系并不能代表外面的世界，尤其是当它涉及到超级地球的时候。
这种差异可能源于大行星的迁移方式。
“特别是，这些很大的行星迁移事件可能影响了内太阳系中类地行星的形成过程，并缩短了迄今为止发现的最常见的行星类型:超级地球的形成，”论文指出。
大钉假说显示了木星怎么在3.5天文单位形成，向内迁移到1.5天文单位，然后再向外迁移到5.2天文单位。
行星之王像那样在太阳系中移动会影响周围的一切。
它可能会在内太阳系的物体之间产生碰撞级联，将物质推向太阳，这可能会形成一个超级地球。
一些研究人员认为，我们的系统在遥远的过去确实有一个超级地球，它在太阳下消亡了。
凯恩称我们缺少超级地球是一把双刃剑。
一方面，我们没有机会像研究类地行星、气体巨星或冰巨星那样近距离地研究超级地球。
但是超级地球的存在可能会彻底改变太阳系，对生命来说可能是灾难性的。
“我们的结果揭示了我们现有行星结构的动态脆弱性，允许在行宇宙岛统架构的更广泛背景下对这种结构进行更详细的检查，”凯恩写道。
这项工作的重要目的是将我们自己的“古怪”系统与外面过多的含有超级地球的太阳系进行比较。
“从个体和统计的角度来研究这些系统的轨道，将展示与超级地球行星共享动态空间的真实结果，”他总结道。
这项研究发表在arXiv预印本服务器上。
太阳系到底有多大？人类其实连家门都没走出去过！
你以为飞过海王星，就算走出了太阳系？人类飞得最远的探测器，已经在太空里赶了几十年的路，可放到太阳系真正的尺度上，它可能连家门口都还没走完。 我们平时看到的太阳系图片，太阳旁边整整齐齐排着几颗行星，看起来像一家人合影。
但真实的太阳系，最让人震撼的，是这些世界之间，漫长得难以想象的空白。
先从脚下的地球出发。
它的直径大约一万两千七百公里，站在地面上，公路通向天边，大海横在眼前，山峰钻进云里。
可镜头不断拉远，城市消失了，大陆缩小了，最后，我们的一生，就装在黑暗里这颗蓝色的小球上。
再看月亮。
它好像就挂在地球旁边，伸手就能够到。
但两者平均相隔三十八万四千四百公里，按地球直径来算，这个距离差不多能排下三十个地球。
假设有一架不用加油、还能在太空飞行的客机，每小时前进九百公里，去月球也得飞将近十八天。
光跑完这段路，却只需要一点三秒。
月球没有风雨，也没有我们能呼吸的空气。
宇航员留下的脚印，可能保存很久很久。
但这场人类曾经无比骄傲的远行，放到太阳系里，不过是从家里迈出了一小步。
从太空回望地球，保护我们的那层空气，只像边缘一道淡淡的蓝光。
所有森林、海洋、城市，以及曾经生活过的人，都依靠这层薄薄的大气。
我们习惯了它，直到离开地面，才发现自己的世界有多小。
接下来，去看看太阳。
地球距离它大约一点五亿公里。
刚才那架客机，就算一路不停，也要飞十九年。
阳光只需要八分二十秒，所以你此刻看到的太阳，其实是八分多钟以前的样子。
太阳直径接近一百四十万公里，按体积计算，能装下大约一百三十万个地球。
整个太阳系百分之九十九点八的质量，都集中在它身上。
行星、卫星、小行星，连同我们，只分到了剩下的那一点点。
它也没有可以站立的地面。
炽热的等离子体翻涌，磁场把带电物质抛向太空。
这些物质来到地球附近，能点亮极光，也可能干扰卫星和电力系统。
给我们生命的恒星，靠近了，同样危险。
但太阳再大，也没把周围填满。
沿着它向外走，第一个遇到的是水星。
它离太阳最近，一年只有八十八个地球日。
从一次日出等到下一次，却要一百七十六个地球日。
白天，水星表面能热到四百三十摄氏度，夜里又能降到零下一百八十度。
可在两极那些永远晒不到太阳的陨石坑里，居然还藏着水冰。
真正最热的行星，是金星。
它的大小和地球相近，却被浓厚的大气裹住，地表温度接近四百六十七摄氏度，连铅都能熔化。
看着像地球的姐妹，走近了才知道，这是一个完全不同的世界。
越过地球，就是火星。
阳光来到这里，需要大约十三分钟。
今天的火星是一片寒冷荒漠，可河谷、三角洲和矿物，仍在讲述它曾经拥有流水的过去。
巨大的峡谷和火山，又提醒我们，这个看似熟悉的邻居，远比想象中陌生。
再往外，小行星带出现了。
电影里，飞船总要在密密麻麻的巨石之间闪躲。
但真实的小行星带，大部分地方都是空的。
就算把里面的小行星全部凑在一起，总质量也比不上月球。
穿过这片空旷，木星才真正让人感到什么叫巨大。
它的直径大约是地球的十一倍，体积能容纳约一千三百个地球，却不到十小时就自转一圈。
云层被拉成条纹，大红斑则是一场持续了至少一百多年的巨大风暴。
从太阳到木星，已经是七亿多公里。
那架客机，差不多要飞一个世纪。
可这趟旅程，距离结束还早。
抵达土星，阳光已经走了大约八十分钟。
它最醒目的光环，看起来像一整块圆盘，实际是无数冰块各自绕行。
横向铺开能延伸几十万公里，有些部分却薄得惊人。
壮观的外表背后，是引力维持的精巧秩序。
如果把光环缩到一个足球场那么宽，它的厚度甚至可能比头发还薄。
那些冰块，从细小尘粒到房屋般的碎块，各走各的轨道，共同拼出了我们眼前这道光环。
再到天王星，距离太阳接近三十亿公里。
它像是侧躺着转动，绕太阳一圈，要八十四个地球年。
而海王星，平均距离太阳大约四十五亿公里。
阳光来到这里，已经过去四个多小时。
客机要飞约五百七十年。
八大行星走到这里结束了，太阳系却还远远没有结束。
海王星外，是寒冷的柯伊伯带。
冥王星就在这一带运行。
它比月球还小，却有冰山、稀薄的大气，以及那片著名的心形平原。
新视野号用了九年多，才终于来到它身边。
更远处，旅行者一号还在孤独前进。
它于一九七七年离开地球，后来穿过日球层顶，进入星际空间。
但走出太阳风撑起的气泡，并不等于走出了太阳系。
它身上还带着一张金唱片，装着地球的声音、音乐、图像和问候。
没人知道这封信会不会被收到，它仍随着飞船，向黑暗深处远去。
前方还有推测中的奥尔特云。
无数冰冷的小天体，可能从各个方向包围着我们。
它的外缘，可能延伸到距离太阳十万个天文单位的地方。
旅行者一号要穿过这片区域，可能还需要数万年。
如果这些数字仍然太抽象，就把太阳缩成一个直径十四厘米的柚子。
地球只剩一粒一点三毫米的小沙子，在十五米外绕着它转。
海王星是一颗五毫米的小珠子，却已经远在四百五十米之外。
旅行者一号，要放到两公里多外。
奥尔特云最远的边界，则可能在一千五百公里外。
一个柚子，几粒微小的沙子，中间隔着城市般辽阔的空白。
这才是太阳系真正的样子。
我们以为已经走得很远，可回头看看，人类的宇宙远行，原来才刚刚出门。
一颗飞了三年半的木星探测器又回到地球附近，接下来仍将前往木星
来自欧洲空间局官方通报以及百度百科公开资料，2026年9月28日，Juice木星冰卫星探测器完成第三次地球引力助推飞掠，探测器在印度洋上空距离地表约8640公里掠过，轨迹偏转20度，速度提升3.5公里每秒。 这颗探测器2023年4月于法属圭亚那发射升空，离开地球已经三年半，它并不是返航回家，而是借地球引力“搭便车”，继续奔赴遥远木星，整个旅途要耗时将近八年，计划2031年7月才能抵达目标轨道。
很多人会感到疑惑，去往木星飞了三年半，为什么又回到地球？其实绕这么大一个圈子，这背后正是深空探测非常经典的引力弹弓技术。
引力弹弓：深空航行的免费加速技巧 如果依靠火箭发动机直接一路冲向木星，探测器需要携带数量极其庞大的燃料，不仅发射成本飙升，火箭运载能力也很难实现。
而引力助推就相当于向行星“借一点引力”，不用消耗大量燃料就可以改变飞行方向、提升飞行速度。
Juice一路走来已经完成月球‑地球双飞掠、金星飞掠，本次是第三次地球借力，2029年1月还会执行最后一次地球飞掠，层层调整轨道奔向木星。
它的任务时间线大致是这样： 2023年4月：从法属圭亚那发射升空 2024年8月：完成史上首次月球-地球双飞掠 2025年8月：飞掠金星 2026年9月28日：第三次飞掠地球（本次） 2029年1月：计划最后一次飞掠地球 2031年7月：抵达木星。
历史上旅行者号、卡西尼号也都大量使用这套方案完成外太阳系远航，只不过Juice任务的借力序列更加复杂，甚至完成人类史上第一次月球‑地球联合引力助推，仅此一步就节省上百公斤推进剂，省下来的燃料，未来全部留给木星系统内的科学探测使用。
本次飞掠过程也不只是单纯的变轨机动，探测器搭载的MAJIS成像光谱仪开机观测了地球，检测大气中的氧气、水、臭氧、二氧化碳，分析碳氢氮氧磷硫这些生命基础元素。
把地球当作测试靶标，用来校验全套探测仪器，提前磨合设备，为将来观测木星冰卫星积累实测经验。
目标冰卫星：太阳系最有希望找到生命线索的地方 Juice任务总耗资约17亿美元，是欧洲空间局规模最大的深空项目，它不会把主要精力放在木星本体，核心瞄准木卫二、木卫三、木卫四三颗冰卫星，重点搜寻冰壳之下地下海洋的宜居痕迹。
过往伽利略号、朱诺号探测器的数据已经提示，这几颗卫星厚厚的冰层之下，极有可能存在大范围液态咸水海洋，仅木卫二的海洋总水量，就超过地球全部海洋水量之和。
液态水、化学元素、潮汐带来的内部热源，这些恰恰是地球生命诞生的关键条件，这也让冰卫星成为全太阳系寻找地外生命迹象最高优先级的目标。
值得一提，Juice还将创造历史，它会成为人类第一颗环绕除月球以外其他卫星运行的航天器，最终进入木卫三轨道，详细测绘这颗太阳系最大卫星的磁场、冰层、地下海洋结构。
它还会和美国“欧罗巴快船”探测器形成互补，欧罗巴快船重点反复近距离飞掠木卫二，Juice兼顾三颗冰卫星的综合普查，两套设备互相印证，解开冰卫星海洋世界的谜题。
漫长航行背后的现实启示 很多人期待探测器可以立刻传回外星生命的惊人消息，但我们要认清现实，Juice只负责探查环境是否具备宜居条件，并不是直接去找活的外星生物。
即便地下海洋真实存在，想要确认海洋里面有没有生命，还需要更远期的着陆、潜航探测，这是几十年之后的构想。
从发射到抵达木星要耗费八年时光，这种漫长恰恰就是深空探索的常态。
火箭的推力终究有限，人类只能利用太阳系天体引力，一步一步曲折前进。
Juice一次次从地球身旁掠过，却不停留，短暂回望家园之后继续向着冰冷遥远的深空远行，它承载的，是人类想要回答一个终极问题：在浩瀚宇宙之中，地球生命是不是孤独的存在。
特朗普与核心内阁成员举行数小时闭门会议，被指“高度不寻常” 特朗普称对伊战事将很快结束，然而三个航母战斗群又开向了中东 世界第一！我国首个三塔光热基地正式亮相，仅反射镜就有6.3万面
