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科学家们的奇思妙想 十大假想行星

编辑: 路逍遥 关键词: 宇宙探索 来源: 逍遥右脑记忆

海王星过去曾被认为是颗假想行星。因为过去人们预言过它的存在但却从未有人见过它。事实上,人们还曾经提出过更多的假想行星。它们中有些已经被排除了存在性,而另一些事实上很可能存在于远古或者现在依然存在。

  10 “X”行星

  在十九世纪早期,除海王星外天文学家熟知太阳系中所有的大行星。他们同样熟知牛顿运动定律以及万有引力定律并以此来预测行星们的运行规律。但当将预测的规律与实际测量的运行轨迹相对比时,很多天文学家就注意到天王星的运行轨道与其预测的大相径庭。法国天文学家Alexis Bouvard想知道是否存在某种未知行星的万有引力才使得天王星偏离了预测的轨道。

  曾于1846年被发现的海王星,当时天文学家们就试图揭示就是因其与天王星间的万有引力导致了这种轨道偏离的说法是否足够有力。但明显该说法是薄弱的。或许在天王星附近还有另一颗未知行星呢?过去曾有大量天文学家提出地球的第九大行星。对这颗神秘星球最孜孜不倦的探索者是一名来自美国的天文学家Percival Lowell,他把它称作“X”行星。

  Lowell甚至成立了一个天文台并不遗余力地寻找着这颗“X”行星,但始终徒劳无获。在Lowell离世14年后,他的天文台中的一位天文学家发现了冥王星,但冥王星的天体质量所产生的万有引力仍然无法能够直接影响到天王星的运行轨迹,因此人们继续寻找“X”行星的存在。这样的探索脚步一直到1989年旅行者2号探测器飞过海王星时才真正停下,因为天文家们发现他们曾经错误地测量了海王星的天体质量。而这次对海王星质量的重新测算已经足够解释天王星的运行轨迹了。

  9 火星与木星间的神秘行星

  在十六世纪,约翰内斯·开普勒注意到了存在于火星与木星轨道间的巨大间隙。他曾预想在这巨大的间隙内应该存在某颗行星,但实际上他并未对寻找它而付出努力。继开普勒之后,更多的天文家都注意到了两颗行星轨迹间的奇特模式。

  当人们于1781年发现天王星时,它的轨道半径大小正好与前面提到的比值形式的末端吻合。这种规律看上去似乎和自然定律并无二致,这个定律通常叫做波德定则或者提丢斯波德定则,然而让人头痛的仍然是火星与木星间那无法解释巨大的间隙。

  一位叫弗朗兹·冯·扎克男爵的匈牙利天文家也对波德定则表示赞同并且他认为该定则必定意味着在火星与木星间存在一颗尚未探索到的行星。他也用了数年的时间来探索这个谜团但依然一无所获。到了19世纪初,他又组织了一批天文家进行了一次更为系统的调查。其中一名天文家叫做朱塞佩·皮亚齐,他同时也是意大利天主教的牧师,于1801年发现了一颗轨道半径恰好符合研究所需的天体。

  这颗天体被命名为克瑞斯,但它的体积太小并不符合行星的标准。事实上,克瑞斯多年来都被认为是一颗小行星,尽管它是太阳系小行星带中最大的小行星。时至今日,它已被归类为如冥王星这样的矮行星范畴了。而波德定则也顺理成章的因为海王星在几个世纪里轨道测量值的前后矛盾而被废弃了。

  8 忒伊亚星

  忒伊亚是44亿年前曾撞击地球的一颗与火星大小相当的神秘行星的命名,这次空前的大碰撞造成了地球的分裂并因此形成了月球。英国地球化学家Alex N. Halliday对这样的命名表示确信,因为这个名字就是希腊神话中诞下了月之女神塞勒涅的泰坦星。

  其实对于月球的起源和形成仍然是现今科研活动中的一大主题,其本身并不存在任何意义。而我们这个忒伊亚论,也常被我们叫做神秘大碰撞说,是这些科研中最具竞争力的,虽然它并非唯一一种学说。或许月球只是一颗被地球引力所牵引而来的小天体。或许地球和月球其实是同时形成的一对天体。又或许是因为其他原因。我们假定当时的情形是这样的:早期的地球很可能被许多大型的天体碰撞,而忒伊亚恰好是其中一颗并正好形成了月球;但这样的假定依然没什么意义。

  7 瓦尔肯星(也称祝融星)

  太阳系中天王星并非唯一一颗其实际测量的运行方式与预测的互相矛盾的行星。另一颗有此情况的就是水星。第一次观测到这种矛盾的是法国著名数学家奥本·勒维耶,他记录到在水星椭圆轨道的最低点(我们称作近日点),其围绕太阳转动的速度比预测计算到的要快。这只是一个小小的矛盾点,但之后观测出的更多的数据让他确信了这一点。他提出这个矛盾点是由水星轨道内部的一颗未知行星的运行造成的,他把它称作瓦尔肯星。

  随后马上就有了一连串的所谓“瓦尔肯星”的影像资料。有一部分被证实只是太阳黑子的影像,而有些是由一些德高望重的天文家提供的并且看上去也似是而非。而勒维耶在1877年离世时都相信瓦尔肯星的存在已经得到证实。不过,当爱因斯坦的广义相对论于1915年发表后,就已经能够非常精确地预测出水星的运行方式了。瓦尔肯星也因此进入历史舞台,但人们却仍旧没放弃寻找在水星轨道内也同样围绕太阳运行的天体的脚步。其实很明显水星轨道内部并没有行星级别的天体,不过可能会有小行星级的天体存在,我们也因此将这些小行星都归类为“瓦尔肯级”天体。

  6 法厄同星

  1802年,德国天文和物理学家海因里奇·奥伯斯发现了史上第二颗著名的小行星:帕拉斯星(也称武女星)。他提出观点认为它与上一颗小行星(克瑞斯)一起很可能是来自远古时期因结构内力或者彗星撞击而炸毁的中型行星的碎块。这次撞击所产生的可能还有除了克瑞斯和帕拉斯之外更多的天体碎块,而事实上人们又很快相继地发现了两块——1804年的朱诺星和1807年的维斯塔星。

  而这颗因爆炸分裂而被推测形成太阳系中主小行星带的行星后来人们称其为法厄同星,名字起源于在希腊神话中驾驭了一天太阳战车的神话人物名。但法厄同星假说依然存在漏洞。比如说,所有主小行星带的天体的总质量远小于整颗法厄同星的质量。另外,小行星带中的各个天体的属性千差万别,很难肯定它们都来自同一颗行星。时至今日,大多数行星研究科学家都认为小行星的形成来自于长久以来逐渐吸引到一起的大量宇宙碎片。

  5 “V”行星

  “V”行星是现今学说中另一颗存在于火星与木星之间的神秘行星的名字,但有关其曾经存在过的依据却与上一颗大相径庭。故事还得从阿波罗登月计划说起。“阿波罗”号的宇航员带了很多月球上的岩石块回到地球,其中有一部分叫做“冲击熔岩”,其形成于月球被小行星大小的天体撞击并产生足够融化岩石的热量时。科学家们运用了放射性同位素测年法来估测这些岩石是于何时冷却并发现了惊人的结果——大多数熔岩居然仅在38亿年到40亿年前之间就已经冷却。

  于是显而易见的是,在这两亿年之间有大量的小行星和彗星都撞击了月球,而这一事件在天文学上被称为“后期重轰炸期”。之所以将其定义为“后期”是因为它发生于其余的大轰炸期之后。在太阳系形成早期,各种天体大碰撞是常有的事,但对月球来说已早已远离那个时期。因此问题马上来了,谁来解释下轰击月球的小行星数量剧增的这段短暂的时间内究竟发生了什么?

  大约10年前,John Chambers和Jack J.Lissauer提出观点认为这次大撞击很可能来自一颗早已永久消失的行星,他们将其称为“V”行星。他们的理论认为,“V”行星来自于火星轨道与主小行星带之间的运行轨道而在被小行星带内部的行星群的引力驱使而驶出小行星带之前一直安分守己地运行着,而就在其驶出小行星带时它也同样撞击了大量小行星并使得它们也一起被引力驱使而撞击月球。与此同时,“V”行星更是撞向了太阳而一去无回。两人的观点很快便招来了诸方质疑之声——并非每个人都认同“后期重轰炸期”确有其事,但即使真的发生过,也还可能存在与“V行星”说并驾齐驱的观点。

  4 第五颗气体巨星

  在众多有关“后期重轰炸期”的成因中有一个就是所谓的尼斯模型,命名取自于法国尼斯市,也是该模型首次被建立的地方。根据尼斯模型论,土星、天王星以及海王星——或者其他外层的气体巨星——是来自于更小的运行轨道的,并被一团小行星级的天体环绕着。久而久之,这之中一些体积较小的天体会在运行时非常靠近这些巨星。这些“邂逅者”会造成巨星们的轨道向外扩张,虽然是以极其缓慢的速度。事实上木星的轨道半径还要稍小点。当运行到某个点上时,木星和土星的轨道产生了某种共振,这使得木星每周期围绕太阳旋转两次而图形仍是一周期一次。简单的运行差别却造成了行星大浩劫。

  根据太阳系平衡来看,很快便发生“山无棱天地合”般的大变动。木星和土星曾经近圆的轨道也开始变形,并且土星、天王星、海王星都遭遇了“邂逅者”。环绕着它们的小型天体群也被搅动起来,于是“后期重轰炸期”就此拉开了序幕。当这场史诗般的大浩劫落下帷幕后,木星、土星、天王星以及海王星的运行轨道已经与如今的轨道非常相似了。

  尼斯模型还预测到了太阳系的其他特性,比如说木星的特洛伊小行星群,但其原始模型却毫无作用。但它也需要修正。有人认为修正后的尼斯模型将使我们找到第五颗气体巨星。在模拟实验中,造成了“后期重轰炸期”事件的始作俑者也将我们的视线转向了太阳系中神秘的第五颗气体巨星。这种模拟实验建立的太阳系与我们如今的太阳系只是较为相似而已,因此这种说法并不十分有力。

  3 库伊柏“悬崖”现象之成因

  库伊柏带是位于海王星轨道之外的一圈“甜甜圈”状的小型冰状天体带。冥王星及它的卫星群长久以来都是我们唯一知晓的库伊柏带天体(以下简称KBOs),一直到1992年,David Jewitt和Jane Luu才宣称他们从该天体带中又有了新发现。

  自此,天文学家相继观测到了超过1000颗KBOs,并且数量还在不断增加。而几乎所有的KBOs距离地球都少于48个天文单位(一个天文单位相当于地球到太阳的距离),这使得这些天文学家非常震惊,因为他们最初预测的KBOs的距离远远大于这个数量。原因应该是海王星自身的万有引力将过去较近的一些KBOs清扫了,而那些较远的却保留了下来,并在太阳系形成早期不受海王星引力的影响下运行着。

  距离在48天文单位之外的KBOs意料之外的数量骤减被称为库伊柏“悬崖”现象,也没人能解释出该现象的成因。各方的科学家们都认为仍然是一颗未知的行星造成了该现象。Patryk S Lykawka和Tadashi Mukai综合了各方关于该行星大小与运行轨道的学说并去其糟粕取其精华,最终总结出了他们自己的新理论。该行星很可能就是库伊柏“悬崖”现象以及库伊柏天体带那些我们观测到的特殊现象的成因。但不幸的是,预测的结果显示该行星来自非常遥远的地方(远大于100个天文单位),所以要将它找出就似乎是海底捞针了,毕竟就算它真的存在的话。

  2 赛德娜状轨道成因之谜

  麦克·布朗,查德·特鲁纪略以及大卫·拉比诺维茨在2003年共同确认了赛德娜星的存在。相较于太阳系其他天体来说,这是一颗距离我们遥远的而又围绕着太阳以一个奇特的轨道运行的天体。它运行到距太阳最近的点时距太阳有76个天文单位,这个距离远远超过了库伊柏带距太阳的距离。它的轨道圈非比寻常的大,运行一整个周期需要大约11400年。

  赛德娜星是怎样进入如此奇特的轨道中的呢?因为距离太阳太远以致其在轨道上任意一点上都不会被其他八大行星的引力所影响。在他们早期有关赛德娜星的论文中,布朗等人提到赛德娜星的轨道“可能是至今尚未发现的行星爆炸后发散的一部分,或与一颗接近恒星级天体不期而遇的‘邂逅’而被其引力所摄动,或者说是太阳系形成过程中璀璨群星中的一部分。”不可思议的是,2014年3月,天文学家宣布他们已经发现了与赛德娜星轨道近似的第二颗天体,目前该天体的代号为2012 VP113。该天体的发现使得上述假说中未知行星的假设得以重见天日。

  1 提喀星(幸运女神之星)

  所谓的彗星周期就是其绕太阳运行完整的一圈所需的时间长短。一颗长周期彗星的运行周期起码是200年甚至可能更长。长周期彗星一般都来自于一团遥远的我们称之为奥尔特星云的冰态天体群,该星云的位置甚至比库伊柏带更遥远。

  理论上来说,从任意方向喷发而来的长周期彗星的数量应该是相等的。然而,事实上,彗星的喷发数量会在某些固定的方向偏多而其他的偏少。这是为什么呢?在1999年,约翰·马泰赛,帕特里克·惠特曼与丹尼尔·怀特米尔三位科学家提出假说认为这可能是一颗巨大的、遥远的天体所产生的影响,他们将其昵称为提喀(幸运女神的名字)。他们估测提喀星的质量是木星质量的大约三倍之多。他们也估测了提喀星距太阳的距离长达25000个天文单位。

  然而,一座太空望远镜:宽视场巡天望远镜(WISE)将整个星空观测了遍,并带回了对马泰赛等人假说的消极结果。根据NASA(美国宇航局)于2014年3月7日发表的刊物,该局声称WISE并未在26000天文单位(一个天文单位相当于地球到太阳的距离)之内发现任何一颗比木星更加巨大的天体的存在。很明显,提喀星也是一颗幻想之星。


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