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地球40億年前也演過行星大遷徙?

2012/05/07 | | 標籤:

多人都說,就像星際大戰「帝國大反擊」裡那個「霍斯星」一樣,地球本來應該是個冰酷的世界,應該要像顆雪球才對。

有什麼根據?按照目前普遍接受的恆星演化論來推估,倒算回45億年前,在太陽的核融合剛開始時,它應該比現在略微昏暗些,光度應該只有目前的70%而已。太陽從那時起,一路不停地持續變亮,並且這種越來越亮越來越熱的趨勢還會一直繼續下去,直到終有一天,地球的海洋都會蒸發掉。而43億年前地球上首度出現海洋時,可能以很快的速度結冰,照在地球上的太陽光大量被反射,之後地球在接下來幾十億年中仍不能解凍(因為缺乏太陽光的照射,地球會一直處在很冷狀態)。

這種理論不是新聞,早在1950年代, Carl Sagan 就曾經倡導過「弱陽弔詭」(Faint Young Sun Theory)一說。天文學家和地質化學家迄今仍持續爭論。

模型顯示,即使將地球大氣層的雲量減少、反射率降低,也沒用,因為甲烷和二氧化碳所形成的溫室效應並不足以讓地球海洋保持不結冰的溫暖程度。部分模擬結果顯示,在甲烷和二氧化碳的聯手下,甚至會產生光化學霧,讓地球溫度不升反降,掉得更厲害!

Purdue 大學的David Minton 最近提出一個半科學半科幻的理論,他認為:搞不好,地球本來的位置更靠近太陽,是後來才逐漸向遠離太陽的方向遷徙,來到今天的位置的?初生時期的地球應該放在哪個位置,才能在一個溫度比今天低了一大截的太陽身邊,保持不冷不熱?經過計算之後發現,那是距離今天地球位置大約970萬公里遠的地方。

Minton說,行星並不喜歡靜止不動,反而是喜歡搬家. 最近發現了成百上千顆太陽系外行星,就是強有力的證據,這些證據是Carl Sagan 時代不存在的新證據。新的證據支持著:行星在恆星之間遷徙,這恐怕不是例外,而是定律。

這就能解釋估計數量可能多達幾十億的熱木行星,為何要不停地把軌道持續往更靠近母恆星的方向移動 – 奮不顧身地程度幾乎已經到了熱木星快被蒸發的距離。

還有,最近也有愈來愈多的發現,看到一些本來顯然是冰球的行星,因為不斷朝母恆星遷徙移動,變成了液體狀態的純水行星。

不過,接下來的問題是,用什麼辦法把行星「從南港區擠到中正區」呢?最有可能的模式是這一種:「重力彈子台:行星對對碰」。

比較麻煩的部份是,達到這個效果大約需要花:20億年。更麻煩的是,這個大風吹的遊戲要玩得起來,還必需要在太陽系內側行星中再多長一顆行星出來才行,而且,太小的行星還不能隨便充數,質量必須像金星或火星一樣大才行。

這顆大小和地球差不多的、多出來的行星,命運註定會不太風光:只有三種終局:被太陽吸進去,被太陽系踢出去,或者撞上一顆個頭大小和它差不多的行星。

研究人員說,太陽系成員根本不知道幾十億年後它們會不會和平共處,所以,以太陽系的混亂程度來說,這假設也不算太扯。為了要讓地球「跨區」成功,最好的模擬條件就是假設,有第三顆行星,質量大約地球3/4,並且在這個「三人行必有一人出局」的「行星版彈子台」遊戲中,這顆犧牲打行星必須和金星相撞,並且這還必須發生在大約20~30億年前,這麼一來,有可能,地球就會被踢到現在的位置了。(複雜條件聽起來似曾相識,有沒有很像2012末日預言的X行星?)。

「撞金星」的情節,雖然科幻味道重了一點,有其可取之處,因為金星直到25億年前才完全形成,並且也符合為什麼金星的外表從地質學觀點看來很年輕,又多火山。

至於未來的危機分析,模型統計的機率如何呢?模擬2,500個恆星演化系統的模型顯示,有1/2,500的機會,水星這個軌道似穩定(quasi-stable)的行星在50億年以後會被踢到太陽系以外,這將引發一場世界末日行星大碰撞,地球將和金星相撞。火星則被甩到離太陽較遠的地方。

不過別擔心,我們有混沌理論。任何微小的波動,幾十億年後都有可能引發成一場戲劇性的波瀾壯闊,一隻南美洲的蝴蝶輕拍翅膀,最終可能引起太平洋彼端的大海嘯。

太空船借用行星重力向前推進的方式,正和蝴蝶的拍動翅膀,有類似的相同之處(同樣微不足道)。或許今天在水星周圍觀測、借用了行星重力的信使號太空船,正扮演著蝴蝶關鍵任務,在很久很久以後,說不定能避免未來地球上演出行星相撞記。(Lauren譯)

資料來源:中研院天文網, 2012.04.24

轉載自台北天文館之網路天文館網站

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