北京
太陽系早期可能比我們想象的更擁擠。一項新研究通過計算機模擬發現，木星和天王星現有的衛星系統能保存至今，很可能要感謝一顆早已消失的巨大行星——這顆“失落星球”在數十億年前的引力混戰中犧牲了自己，換來了其他衛星的存活機會。
這項由克萊門特及其同事主導的研究，通過122次計算機模擬重建了早期外太陽系的可能歷史。他們測試了不同的行星初始組合與遷移路徑，反復運行每個版本的太陽系歷史，記錄哪些版本更可能演化出我們今天看到的外太陽系。研究人員特別關注氣態巨行星木星和冰巨行星天王星的衛星系統。
模擬結果揭示了一個令人意外的概率：木星衛星在行星遷移潮中存活下來的比例不到15%，而天王星衛星的存活率僅約9%。更值得注意的是，對某一組衛星有利的演化情景，往往對另一組衛星不利。這意味著現有衛星系統的存在本身，就是一個低概率事件。
長久以來，天文學家懷疑太陽系在45億年歷史中至少失去過一個世界。證據顯示，大約30億至40億年前，太陽系最大的幾顆行星繞太陽運行的軌道遠比今天更近，彼此距離也更緊湊。四顆巨行星——木星、天王星、土星和海王星——通過一系列引力相互作用，逐漸遷移到目前的軌道位置。
研究團隊在論文中寫道：“行星間的相遇，以及由此導致的軌道變化，被認為在塑造整個太陽系許多小天體種群方面發揮了關鍵作用。”其他天文學家團隊也曾在小行星和其他小天體的軌道中尋找巨行星運動的線索，像研究足跡一樣重建它們如何被移動中的巨行星引力推拉到現在的位置。
木星和天王星的衛星提供了特別有價值的線索，因為它們很可能在太陽系歷史的大部分時間里，一直保持在繞行星的現有軌道附近。木星的衛星處于一系列軌道共振中，這種共振只能在衛星在漫長時期中彼此輕微牽引的情況下形成。隕擊記錄也顯示，木星的衛星非常古老。
模擬結果指向一個令人困惑的推論：要形成今天的衛星布局，太陽系早期可能需要一顆額外的巨大行星來緩沖引力擾動。這顆行星在混亂中自己被甩出或毀滅，卻讓木星和天王星的衛星系統得以保全。我們眼中“正常”的太陽系，實際上是一個僥幸存活的稀有樣本。
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