研究人员提供的证据表明，太阳系形成后6000万至1亿年间，太阳系巨行星的重新定位在月球的形成中发挥了至关重要的作用。来源:美国航天局/喷气推进实验室

　　来自莱斯特大学的研究人员发现将太阳系巨行星在其形成后6000万到1亿年间的变化与月球的形成联系起来。

　　他们结合模拟、陨石分析和观测来追踪这些运动，表明这种转变影响了太阳系的发展和宜居性。

　　揭开太阳系的过去

　　根据一颗被摧毁的小行星碎片的证据，数十亿年前，太阳系中巨行星的位置发生了变化，发生在太阳系形成后的6000万到1亿年间，这可能是月球形成的关键。

　　由莱斯特大学领导的太空科学家们结合了模拟、观测和陨石分析的证据，重现了太阳系巨行星移动到当前位置时造成的轨道不稳定，20年来一直被称为尼斯模型。

　　这些发现最近发表在《科学》杂志上，并在维也纳举行的欧洲地质联盟大会上发表。

　　轨道变化和宇宙碰撞

　　在太阳系形成之初，木星、土星、天王星和海王星等巨行星的轨道比现在更圆、更紧凑。先前的研究已经确定，太阳系的轨道不稳定改变了轨道结构，导致较小的星子分散。其中许多与内类地行星相撞，科学家称之为晚期重轰击。

　　该研究的主要作者、莱斯特大学物理与天文学院的克里萨·阿夫德利杜博士说:“问题是，这是什么时候发生的?由于一些动力学过程，这些行星的轨道变得不稳定，然后形成了我们今天看到的最终位置。每个时间点都有不同的含义，这在社区中一直是一个争论不休的问题。

　　“我们在这项工作中所做的不仅仅是做一个纯粹的动力学研究，而是结合不同类型的研究，将观测、动力学模拟和陨石研究联系起来。”

　　陨石的证据和理论

　　他们专注于一种被称为顽火辉石球粒陨石的陨石，它与地球的成分和同位素比例非常相似，这意味着它们是在我们的附近形成的。通过使用地面望远镜进行光谱观测，他们将这些陨石与它们的来源联系起来:小行星带中被称为阿索尔的一系列碎片。这表明，阿索尔最初要大得多，形成时离太阳更近，它遭受了一次碰撞，缩小了它在小行星带外的体积。

　　为了解释阿索尔是如何进入小行星带的，科学家们使用动态模拟测试了各种情况，得出的结论是，最可能的解释是引力的不稳定性，使这些巨大的行星转移到它们目前的轨道上。对陨石的分析表明，这发生在太阳系开始形成后不早于6000万年。先前来自木星轨道上的小行星的证据也限制了这一事件发生的时间，科学家们得出结论，引力不稳定一定发生在太阳系诞生后的6000万到1亿年间，也就是45.6亿年前。

　　对月球和行星可居住性的影响

　　先前的证据表明，地球的月球是在这一时期形成的，一种假设是，一颗被称为忒伊亚的小行星与地球相撞，碰撞产生的碎片形成了月球。

　　轨道不稳定的时机很重要，因为它决定了我们太阳系的一些熟悉的特征何时会发展，甚至可能对我们星球的宜居性产生影响。

　　Avdellidou博士补充说:“这就像你有一个谜题，你明白某些事情应该发生，你试图把事件按正确的顺序排列，从而形成你今天看到的画面。这项研究的新颖之处在于，我们不仅在做纯动力学模拟，或者只是实验，或者只是望远镜观测。

　　“我们的太阳系曾经有五颗内行星，而不是四颗，所以这可能会对其他事情产生影响，比如我们如何形成可居住的行星。比如，物体到底是什么时候把挥发性有机物带到我们的星球、地球和火星的?”

　　这项研究的合著者、法国尼斯天文台的研究主任马尔科·德尔博说:“这个时机非常重要，因为我们的太阳系一开始就有很多星子。这种不稳定性会清除它们，所以如果这种情况发生在太阳系形成1000万年后，你会立即清除星子，而如果你在6000万年后这样做，你有更多的时间把物质带到地球和火星。”

　　参考文献:“用顽辉石陨石测定太阳系巨行星轨道不稳定性”，作者:Chrysa Avdellidou, Marco Delbo'， David Nesvorny， Kevin J. Walsh和Alessandro Morbidelli, 2024年4月16日，Science。DOI: 10.1126 / science.adg8092