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主题：【讨论】太阳系的六大未解之谜

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阿迈

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2011/6/4 11:44:31 11楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

[图片说明]：1991年出现的科胡特克彗星一开始被认为是起源于奥尔特云的。但是之后的研究显示它来自柯伊伯带。版权：Denis Cameron/Rex。

　　不幸的是，如果要在奥尔特云中搜寻X行星的话，那将是一个梦魇。对于望远镜来说，它太暗弱、太遥远也太小了。同样不幸的是，由此我们也错过了通过统计和估算这些天体的大小来重建太阳诞生地并且一窥形成巨行星原始物质的机会。

　　到目前为止，有关这些原初物质的信息都来自彗星和最大的柯伊伯带天体，因为它们被认为具有类似的组成。“这就像是‘瞎子摸象’，”美国西南研究所的行星科学家哈尔·利维森（Hal Levison）说。

　　尽管如此，但说不定在几十年之后人们就能描绘出这头“大象”的全貌了。奥尔特云中的天体会使得遥远恒星变暗或者发生衍射。虽然这些掩食所持续的时间只有几分之一秒，但是天文学家将采用已经用于柯伊伯带天体上的技术来测量这些天体的大小和距离。但地球大气湍流造成的闪烁会使得地面上的望远镜无法探测到它们，不过未来空间望远镜巡天应该可以发现大量的奥尔特云天体。

　　除此之外还存在着其他的问题。根据目前已知的长周期彗星的数目和轨道估计，奥尔特云中含有千亿个直径大于1千米的天体，它们的总质量可以达到地球的几倍。利维森说，这么多的物质超出了目前的太阳系形成理论可解释的范围，这说明还需要对我们现有的模型进行细致的检查。

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2011/6/4 11:45:14 12楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

五、太阳系是唯一的吗？

　　自从1992年发现了第一颗绕其他恒星转动的行星以来，已经发现了大约280颗太阳系外行星。而这其中的绝大部分和我们的太阳系大相径庭。这些太阳系外行星主要是通过它们的引力对恒星的扰动而被发现的。行星越小，它对恒星的影响也越小。因此目前的技术还无法探测到类地行星对恒星所产生的扰动。

　　绝大多数已知的太阳系外行星是大小和木星或者海王星相仿的气态巨行星，它们到各自恒星的距离也只有几个天文单位。据估计大约6%-7%的类太阳恒星会具有类似的行星。而恒星具有和木星类似距离的气态巨行星的概率目前还不得而知。原因是它们绕恒星转动一圈大约要花上10年甚至更长的时间，因此对它们引力扰动的测量也要花上至少这么长的时间。

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2011/6/4 11:47:19 13楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

[图片说明]：一颗行星正在清空恒星附近尘埃盘的想象画。斯必泽空间望远镜在有的恒星周围已经观测到了类似的现象。天文学家相信一个绕恒星转动的大质量天体，例如行星，会清空恒星周围盘中的物质。理论上这颗行星的质量至少要达到木星质量。版权：R Hurt (SSC)/JPL-Caltech/NASA。

　　按照太阳系形成的标准图像，气态巨行星不会形成于非常靠近恒星的地方，因为恒星的热量会阻碍较大的岩质核心的形成。另外，太阳系中行星的轨道都是近圆的，而这些太阳系外气态巨行星的轨道却都是长椭圆的。也许这就是答案：绝大多数的行星系统具有比我们的太阳系更变化多端的历史。本来距离较远的巨行星为了获得“生存空间”竞相将对方“挤”入了特殊的轨道。

　　在知道观测极限之前，我们很难的到确定的结论。“也许在我们眼中太阳系的历史已经是够‘血腥’的了，因为这是我们能看到的唯一样本，”美国科罗拉多大学的菲尔·阿米蒂奇说。两个高灵敏度的空间行星探测计划将会帮助我们降低这里的不确定性，其中一个是2006年12月发射的由法国主导的“科罗”外星行星探测器，另一个是计划于2009年3月发射的美国宇航局的“开普勒”探测器。

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2011/6/4 11:49:56 14楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

[图片说明]：由法国国家空间局主导、欧洲空间局参与的“科罗”外星行星探测器。“科罗”发射于2006年底，在一条圆形极轨道上环绕地球转动。这使得它可以连续观测天空中两片相对的区域超过150天。版权：D Ducros/CNES。

　　它们预计可以发现10个左右的“超级地球”——质量为地球几倍的行星。如果有关太阳系形成的理论是正确的话，这些岩质行星应该和我们的地球非常相似。取决于大气中温室效应和云的冷却作用，两颗行星Gliese 581c和d到它们恒星的距离可以使得在其表面有液态水存在。

　　还有其他的线索也表明岩质行星要比我们所想象的更普遍。2008年美国宇航局斯必泽空间望远镜的观测显示，年轻恒星周围尘埃的碰撞直接和行星形成有关，而且岩质行星的形成率可以达到20%-60%。

　　但斯必泽空间望远镜对老年恒星周围尘埃的观测则显示，形成可承载生命的岩质行星的前景并不那么乐观。10个太阳系外行星系统有9个含有比太阳系更多的尘埃，在某些情况下甚至可以达到太阳系的20倍甚至更多。而行星形成过程是一个在恒星诞生之后1亿年内就应该完成的短暂过程，因此这些尘埃可能是随后盘中的彗星彼此剧烈碰撞的残骸。

　　幸运的是，我们的内太阳系有一个忠实的守卫者。距离更远的巨行星——尤其是木星——通常会在彗星有机会进入内太阳系之前就把它们给散射出去了。

　　“最终，‘太阳系是否唯一’这个问题还有待我们在观测到了类地太阳系外行星和其外围更远的巨行星之后才能回答，”美国亚利桑那大学的乔纳森·卢宁（Jonathan Lunine）说，“但目前我们还无法简单而正确地回答对这个问题。”

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2011/6/4 11:50:47 15楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

六、太阳系最后将如何终结？

　　我们生活在一个无趣的时代。因为早在最初的1亿年里行星便已经形成，现在行星都在有序地饶阳转动，而太阳也在稳定地燃烧，生命也在太阳旁的第三颗行星上繁衍生息。一切都很平静。

　　但这份平静并不是永远的，在平静的背后还隐藏着“危机”。

　　我们的太阳终有一天是会死亡的，当然这是在大约60亿年之后。但是在那之前事情就会变得越来越棘手。目前稳定的太阳系到时候就会陷入混乱。即便是最小的不规则性也会随着时间累积，最终改变行星的轨道。从现在到太阳死亡，计算发现出现灾变的可能性大约是2%。火星有可能太靠近木星，进而被抛射出太阳系。如果我们“背”到极点的话，狂奔的水星会和地球相撞。

　　与此同时，太阳也会慢慢地变亮。在20亿年里，太阳就有可能会杀死地球表面的所有生命。而另一方面，如果火星仍然处于现在的位置的话，火星就会出现宜人的气候。即使现在的火星是死气沉沉的，但到时候就会生机盎然。

　　然而这一切也不会永远存在。当太阳的核心氢耗尽时，太阳的整体结构就会发生重大的变化。它的体积会渐渐地膨胀到目前的100万倍，成为一颗红巨星。而按照最新的数值模拟，当太阳成为红巨星的时候就会吞噬水星、金星，可能还有地球。

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2011/6/4 11:51:57 16楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

[图片说明]：红巨星抛射物质的想象画。在类太阳恒星生命的晚期，它们会成为红巨星。它们的半径会膨胀到地球轨道附近，其表面的物质也会被抛射出去。版权：JAXA。

　　此时占据整个天空的太阳会把火星变成炼狱，而土星和木星冰冷的卫星则会开始焕发出生机。由于已经具备了丰富的有机分子，因此土星的卫星土卫六特别有希望。在红巨星的加热下，曾经冰封的土卫六会浸浴在全球性的氨水海洋中，而这一海洋中的机会分子也许会形成生命。

　　任何漂浮在这些卫星表面的生物也会看到和我们截然不同的天空。到那个时候，银河系也许已经和近邻的仙女星系发生了碰撞，正在形成“银河仙女星系”。由此触发的大规模恒星形成过程又孕育了大量新一代的行星系统，并且照亮了天空。

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2011/6/4 11:52:30 17楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

[图片说明]：照片显示的是行星状星云NGC2440，其中包含了一颗刚形成的高温白矮星（图片中央）。在50亿年之后，太阳也会最终演化成白矮星。版权：H Bond (STScI)/R Ciardullo (PSU)/WFPC2/HST/NASA。

　　如果在太阳系晚期还会出现的生命的话，这些生命持续的时间都不会很长。在度过了短暂的红巨星阶段以后，太阳内部的核反应会最终停止，它会抛射出它的外部包层并且收缩成一颗白矮星。经历了短暂温暖期的土卫六又会再一次被冰封。木星和土星等外太阳系天体会继续围绕已变成白矮星的太阳转动几百亿年，直到由于来自内部或者外部的某种因素打破这一“平衡”。木星或者土星可能会散射掉那些质量较小的同伴，例如天王星或者海王星。而偶然从太阳系旁经过的恒星也有可能会剥离掉其中的行星，甚至连质量最大的木星也未必能幸免。

　　不过太阳系的未来还是不确定的，有着各种各样的变数。还有一种微小的可能性是太阳系整个会被“甩”出银河仙女星系。在空旷的星系际空间里，行星可以免受“掠食者”的袭击。它们会继续绕着太阳转动，但是它们的能量会被引力波渐渐地带走。于是行星就会一个接一个地“掉”向中心已经变成黑矮星的太阳，并且以一阵划破黑暗的闪光结束它们的一生。

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