根据新的计算机模拟显示,冥王星十分幸运地存在于它所处的轨道上,完美避开了因轨道混乱带来的危机。稍有不慎,这都有可能会摧毁这个可爱的世界。
* NASA的新视野号探测器于2015年拍摄的冥王星
冥王星是前第九大行星,现在被定义为是一颗矮行星。它有一条不同寻常的轨道,相对于其他行星的轨道来说,它是高度拉长和倾斜的。在围绕太阳公转的248年中,其中有20年,冥王星实际上都是在海王星的轨道内运行的。它们从未发生碰撞是由于冥王星轨道的两种特性,即方位振动和纬度振动。
方位振动是指,当冥王星穿过海王星的轨道时,它与海王星的距离至少为90度。同时,纬度振动确保冥王星到达海王星或其他大行星的最近点时,总是在它们和太阳系平面的上方。这两个因素结合在一起,使冥王星免受伤害。
* 2015年7月,新视野太空探测器拍摄的冥王星全景
现在,亚利桑那大学月球与行星实验室的行星科学家勒努·马尔霍特拉和日本国家天文台的伊藤隆对冥王星为什么会在这一特定轨道上存在有了更深入的了解。
在计算机模拟中,他们发现海王星对冥王星的方位振动影响最大——这并不奇怪,这是两行星轨道共振的结果。这意味着海王星每绕太阳转三圈,冥王星正好绕太阳转两圈。然而,模拟表明海王星对冥王星的纬度振动影响不大。
但有了天王星重力的加入,事情变得不那么妙了——天王星打乱了方位和纬度振动。如果冥王星的轨道仅仅是这两颗行星作用的结果,那么它在几千万年或几亿年后就会变得不稳定,导致冥王星与海王星相撞,或者更有可能的是,被完全抛出太阳系。
结果是,木星和土星拯救了冥王星。尽管冥王星比海王星和天王星离冥王星更远,但它们的引力如此之大,仍然可以占据主导地位。木星本身就提供了足够的引力影响,使冥王星的轨道保持稳定至少50亿年——这是模拟运行的时间长度。
* 冥王星的轨道(图中黄色部分)高度倾斜,实际上是在海王星的轨道内
这项新研究的惊人之处在于,冥王星的稳定区域是如此狭窄,而这颗矮行星之所以能做到这一点,多亏了太阳系中行星的偶然安排。
这一发现也会对与冥王星轨道相似的天体产生影响,这些天体与海王星的共振也是3:2。在海王星之外的柯伊伯带中,各种小天体的运行轨道也保留了它们在太阳系形成早期木星影响的痕迹,这也为了解太阳系历史提供了一个独特的窗口。马尔霍特拉和伊托说,它们的轨道可能隐藏了数十亿年前从太阳系喷射出来的“失落行星”存在的证据。
(科幻世界 独家编译)
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