太阳系的诞生
很久很久以前,一大片星际云团开始坍塌、收缩,接着云团开始更快速旋转,它的中心被“点燃”——太阳诞生了。剩余的边角料变成一个盘状物,围绕新恒星的中心旋转。随着时间的推移,在靠近太阳的地方,边角料将凝聚成越来越大的岩石,成为了太阳系的岩石类行星。而在远离太阳的地方,温度越来越冷,冷了以后,物质就想要抱团取暖,于是许多较轻的物质凝聚起来,形成木星等气体巨行星。在距离太阳更远的地方,有一些没有机会结合成大行星的物质,它们是相对小的冰和岩石碎块。它们成群结队地在太阳系里转呀转,组成了外太阳系的柯伊伯带。
柯伊伯带距离太阳约40~50个天文单位(地球和太阳之间的平均距离为1个天文单位)。自1992年人们找到柯伊伯带天体以来,如今被发现的柯伊伯带天体已有1000多个。早前,人们认为柯伊伯带是太阳系的尽头,后来发现,柯伊伯带再向外延伸还有由千亿颗冰冷天体组成的奥尔特云,而且太阳系的边缘还会更远,也许有几千个天文单位。
遥远区域的“蠢蠢欲动”
奥尔特云也被称为原彗星云区,一些具有长周期的彗星就是来自奥尔特云。奥尔特云的小天体(原始彗星)不太安分,它们蠢蠢欲动,由于这里远离太阳,处在太阳和其他恒星之间,所以有些时候,来自附近的恒星引力或银河系内引力的波动会打扰奥尔特云小天体的平静生活,将它们“驱赶”到太阳系内层,地球上的我们就看到了它们一掠而过的美丽身影。
同样,柯伊伯带内的天体也发生类似的事情。通常情况下,太阳系外层的气态巨行星(比如天王星和海王星)会对柯伊伯带天体“动手动脚”,被“巨人”欺负的柯伊伯带天体没有反抗能力,为了保持自己的平衡,只能默默改变轨道,形成一种偏心率较高的椭圆轨道。像位于柯伊伯带的阋神星(目前已知的太阳系第二大矮行星)就是这样,它和它的小卫星“戴丝诺美亚”,就被海王星这颗巨行星欺负,导致阋神星和小卫星的轨道极为倾斜。如果这种干扰过大,柯伊伯带天体也会被拉向太阳系内层。
柯伊伯带和奥尔特云之间还有一片区域,此处也有天体,它们距离太阳足够远,也不太靠近其他恒星系统。早前,对于天文观测者来说,这片区域非常神秘,因为那时人们还无法看到这里有些什么或者发生什么事——直到2003年。
古怪的偏心轨道
那时,美国天文学家在这个区域发现了矮行星塞德娜。塞德娜的轨道是很古怪,非常细长,离太阳最近的距离接近76个天文单位,但离太阳最远的距离可能有940个天文单位。只有当它比较靠近地球时,我们才可以看到它的身姿。
在当时,塞德娜是所发现的太阳系中离地球最远的天体。它比月球小很多,但它的表面对光的反射率很强。如果塞德娜待在月球的位置,会比月球还要明亮。而事实上,塞德娜的距离是地月距离的3万多倍,所以我们很难发现它,加上它移动得太慢了,以至于它几乎被茫茫太空埋没了。还好它的表面不像普通小行星那么黑暗,要不然它可能仍属于“隐身星球”行列。
科学家已经在柯伊伯带和奥尔特云之间的区域发现了十几个这样的天体,它们都有一个非常奇怪的举动——几乎都是在相同的平面内运转,这个平面和太阳系主要行星所占据的平面并不相同。而且,从太阳的角度上看,它们在近日点大致处在同一个方向上。一些科学家判定,塞德娜等天体可能不是在太阳系早期被柯伊伯带赶出去的天体,也不是来自奥尔特云的天体——它们最初就不属于我们的太阳系。
太阳的兄弟姐妹
我们知道,宇宙中有很多星团(由十几颗到几十万颗的恒星所构成),说明恒星通常不是孤立的。它们一窝一窝地待在一起,然而,一颗超新星的冲击波就能立即动摇这种安好平静的状态。而在银河系引力的干扰下,恒星家族也会被拆散,分道扬镳并开始各自的生活。
太阳现在是一颗孤立的恒星,但是科学家猜测在它出生时并不“孤独”,只是引力将它的兄弟姐妹拉扯走了。后来,太阳有可能会和自己家人再次近距离相遇。那么家族重逢会在太阳系留下怎样的印记呢?
科学家通过计算和模拟,设想出了以下场景:一颗大约是太阳2倍重的恒星越来越靠近我们的太阳系了,最近时离太阳大约有230个天文单位,速度约4.3千米/秒。这是相当吓人的场景,但幸运的是它只是从旁边掠过,如果它继续靠近太阳的话,就会打乱太阳系内主要行星的运行轨道。但这颗恒星还是对遇到的微行星产生干扰——一些微行星会被抛到星际空间中。
被诱拐来的天体
除了干扰太阳系的外围区域,模拟结果还表明,会有2000多颗环绕这颗恒星的微行星会因此转换身份,被年轻的太阳诱拐过来,变成太阳系家族的成员。其中大约一半的微行星的命运将和塞德娜类似,停留在柯伊伯带和奥尔特云之间,但由于大多数微行星体积微小,亮度比塞德娜低得多,很难被我们找到。
在另外一半中,大概有500个外来的微行星会留在太阳系边缘,分布在1000个天文单位和5000个天文单位之间,或许会处在奥尔特云里。而剩下的微行星将在海王星的轨道附近转悠,它们算是“入侵”到太阳系内部的外来天体了。不过,这还不是这些“被诱拐”而来的天体的最终命运,在接下来的日子里,它们之中的一些可能会受到太阳系巨行星的引力影响,也许会被一次性抛出太阳系,过着我们还不知晓的隐秘生活。
本文源自大科技*科学之谜 2016年第11期杂志文章、欢迎广大读者关注我们大科技的微信号:hdkj1997