太阳系里最大规模的迁移，地球出现之前，行星都曾“流浪”过？

太阳系中的行星似乎永远围绕着太阳，但数十亿年前，太阳系实际上经历了剧烈的震荡，极大地改变了行星的轨道Nice模型可以解释这种巨大迁移的原因，但最近一个新的猜测挑战了这个在十七年前提出并在今天成为主流的模型

46亿年前，一个巨大的气体尘埃漩涡包裹着初生的太阳，太阳系诞生了最初的太阳被一个由致密气体和尘埃组成的原行星盘所包围，在这个原行星盘中逐渐形成了类地行星和巨行星自上世纪末以来，科学家们认为早期太阳系中的巨行星是在紧凑且均匀分布的轨道上形成的可是，观测表明，它们的轨道稍微倾向于偏斜的椭圆，并且是分散的为什么行星的轨道会从均匀变为分散这种迁移是什么时候发生的这是一个关系到太阳系形成的重要问题

1984年，科学家提出原行星盘周围的小行星带与巨行星的碰撞可能是这一现象的原因这些小行星首先与最外层的海王星相撞，一部分向外散开，大部分进入天王星轨道内侧，海王星轨道角动量增大，向外移动天王星和土星上相继发生了这样的碰撞，也导致了它们的轨道外移对于内侧的木星来说，大部分撞击它的小行星都被向外弹射出去，所以木星的轨道反而稍微靠近太阳

后来，科学家在探索系外行星的过程中获得了一些灵感起初，科学家发现了一类与木星非常相似的气体巨行星，但它们距离恒星非常近，轨道周期很短，有些甚至不到10天这些行星被称为热木星后来，科学家发现了轨道更长的气态巨行星他们注意到，这些行星的轨道大多远离正圆，仿佛被拉长了

这种现象被认为是由动态不稳定性引起的:一颗恒星附近通常不会只有一颗气态巨行星在一个恒星系统的原行星盘消散后，这些巨行星会在引力的作用下推来推去，稍微改变彼此的轨道如果轨道足够近，甚至交叉，巨行星会因引力而反复相遇和分散最终的结果通常是一个或多个行星被喷射出来此时幸存行星的轨道不会是一个正圆至少75%的系外行星系统是这种动态不稳定性的产物科学家认为，这种不稳定性可能是太阳系行星轨道振荡的另一个可能原因

2005年，一个新的太阳系演化模型Nice模型将微型星盘的碰撞和动态不稳定性结合成一个连贯的理论该模型推测早期太阳系存在第五颗巨行星，但在原行星盘消散后的数亿年间，这颗巨行星由于与木星的动力不稳定性而被逐出太阳系同时，海王星轨道外一条质量约为地球20—30倍的微行星带，导致天王星和海王星轨道外移海王星的轨道逐渐接近这个小行星带的边缘，其他巨行星分散到现在的位置

Nice模型的动力学模拟结果解释了许多天文观测结果，在过去十年中得到了广泛的认可但是，根据这个模型预测的时间，这种不稳定性会摧毁完全形成的类地行星，包括地球其他研究，包括阿波罗任务收集的月球岩石样本，也表明行星的迁移可能发生得更早

今年4月，发表在《自然》杂志上的一篇论文提出了一种新的行星轨道变化模型，认为这种演化很可能是由早期太阳的原行星盘从内到外消散造成的浙江大学的刘贝贝，法国波尔多大学的肖恩·雷蒙德和美国密歇根州立大学的塞思·雅各布森合作进行了这项研究雅各布森说:这一新理论可以帮助我们缓解该领域现有的冲突，因为这是对巨行星不稳定性的一个非常自然的回答

研究人员推测，更早的时候，太阳的核聚变点火释放出高能辐射，导致原行星盘从中心蒸发，在太阳周围形成一个洞就像甜甜圈中间的洞越来越大，甜甜圈本身也越来越薄，直到消失黑洞逐渐向外扩张，它扫过的巨行星被甜甜圈向外拉，于是巨行星的轨道向外移动但是木星是个例外它的质量大到可以在气盘本身产生断层，抵消气盘消散时产生的拉力土星就没这么幸运了它被气体盘向外拖，靠近冰巨行星的轨道根据模拟，这有很大概率会造成动力不稳定，导致冰巨人被土星弹射出去之后，巨行星的轨道逐渐变平，到达现在的位置

更重要的是，根据这个新模型，动态不稳定性将导致小行星和彗星撞击仍在形成的地球，在后者产生原始生命之前雅各布森说:这一过程将搅动内太阳系，地球可能由此形成这与目前的观察非常一致地球的形成与这种不稳定性之间的关系，也是研究小组今后想继续探索的课题

同时，这一理论也适用于银河系的其他恒星系统这种动力不稳定性虽然对太阳系产生了很大的影响，但与太阳系外相比还是很弱的幸运的是，由于木星逃脱了气体盘的引力，木星和土星在这个过程中没有靠近否则，像太阳系外的许多巨行星一样，木星的轨道偏心率将是现在的5—10倍在这种情况下，地球不可能形成因为在地球形成之前，它的成分就已经参与到太阳中了

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