天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，由太陽系引力相互作用產(chǎn)生的不可見結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了一個(gè)“空間高速公路”路徑。

這通道使物體能夠快速在太空中穿行，并可用于太空探索，以及彗星及小行星的研究。

通過對(duì)觀測(cè)和模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，由塞爾維亞貝爾格萊德天文臺(tái)納塔沙·托多羅維奇領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組觀察到，這些高速公路由無形結(jié)構(gòu)內(nèi)的一系列聯(lián)結(jié)拱組成，稱為空間流，每個(gè)行星都有自己的流，共同創(chuàng)造了研究人員定義下的“真正的天體高速公路”。

這條高速網(wǎng)路可以在幾十年內(nèi)將物體從木星傳送到海王星，而不是傳統(tǒng)科技下所聽聞的在太陽系中旅行的物體經(jīng)歷了數(shù)十萬到數(shù)百萬年更長(zhǎng)時(shí)間跨度。

在太空中尋找隱藏的結(jié)構(gòu)并不總是容易的，但觀察事物的移動(dòng)方式可以提供有用的線索。特別是彗星和小行星。

離太陽的不同距離處分布著幾處巖石天體。還有木星家族的彗星（JFC），凡是軌道不到20年的彗星，其運(yùn)行軌跡總不會(huì)超過木星的軌道。

半人馬座是懸游在木星和海王星之間的冰塊。橫貫海王星的天體（TNO）則位離于太陽系較遠(yuǎn)的區(qū)域，其軌道比海王星的軌道大。

為了模擬聯(lián)結(jié)這些區(qū)域的路徑，當(dāng)TNO過渡到半人馬座、 最終成為JFC時(shí)，時(shí)間跨度從10000年到十億年不等。但是最近的一篇論文發(fā)現(xiàn)了一個(gè)與木星軌道相連的空間隧道，它似乎要快得多，控制著JFC和半人馬座的路徑。

雖然那篇論文沒有提到拉格朗日點(diǎn)，理論上，由兩個(gè)軌道物體（在本例中，木星和太陽）相互作用產(chǎn)生的相對(duì)重力穩(wěn)定區(qū)域可以生成流形。所以托多羅維奇和她的團(tuán)隊(duì)著手這項(xiàng)調(diào)查。

他們使用了一種稱為快速李雅普諾夫指示器（FLI）的工具，通用于檢測(cè)混沌。由于太陽系中的混沌與穩(wěn)定流形和不穩(wěn)定流形的存在有關(guān)，因此在短時(shí)跨度上，F(xiàn)LI可以捕獲其應(yīng)用的動(dòng)力學(xué)模型的穩(wěn)定流形和不穩(wěn)定流形的軌跡。

“在這里，”研究人員在他們的論文中寫道，“我們使用FLI來檢測(cè)空間流形的存在和整體架構(gòu)，并捕捉作用于軌道時(shí)間跨度的不穩(wěn)定性；也就是說，我們使用這一敏銳而可靠的數(shù)據(jù)工具來更普遍地定義太陽系內(nèi)的快速傳輸閾?！?/p>

他們收集了太陽系中數(shù)百萬個(gè)軌道范圍的數(shù)值，并計(jì)算了這些軌道如何與已知的流形相匹配，模擬了從金星到海王星的七顆主要行星所產(chǎn)生的擾動(dòng)天象。

他們發(fā)現(xiàn)，日心距離越遠(yuǎn)，最突出的拱門與木星相連；最強(qiáng)烈的是它的拉格朗日點(diǎn)流形。所有使用測(cè)試粒子模擬的木星遭遇顯示他們都訪問了木星第一和第二拉格朗日點(diǎn)附近。

幾十個(gè)左右的粒子在碰撞過程中被拋入行星群；但在2000年前后，更多的粒子脫離了圍繞太陽旋轉(zhuǎn)的軌道，進(jìn)入了雙曲線逃逸軌道。平均而言，這些粒子分別在38年和46年后到達(dá)天王星和海王星，最快到達(dá)海王星的時(shí)間不到十年。

大多數(shù)——70%左右——在不到一個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里達(dá)到了100個(gè)天文單位的距離（冥王星的平均軌道距離為39.5個(gè)天文單位）。

木星的巨大影響并不令人驚訝。太陽系內(nèi)，木星是僅次于他質(zhì)量最大的天體。研究人員還發(fā)現(xiàn)，所有行星都會(huì)在與其軌道周期相應(yīng)的時(shí)間跨度上產(chǎn)生相同的結(jié)構(gòu)。

這一新的認(rèn)識(shí)可以幫助我們更好地理解彗星和小行星是如何圍繞太陽系內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的，以及它們對(duì)地球的潛在威脅?；谏鲜鰞?yōu)勢(shì)，對(duì)未來的太陽系探測(cè)任務(wù)是值得期待的。

但我們能夠更好地維護(hù)好這些路徑的公作效率，以避免行星碰撞等沖突事件；實(shí)際上相當(dāng)難。

研究人員在論文中提道：“對(duì)已發(fā)現(xiàn)的相空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行更詳細(xì)地定量研究……可以更深入地了解兩條小行星帶和地球區(qū)域之間的傳輸?！薄?/p>

“將觀測(cè)、理論和模擬結(jié)合起來，將改善我們目前對(duì)作用于TNO、半人馬座、彗星和小行星種群的短期機(jī)制的理解，并將這一知識(shí)與長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)到的通過軌道共振的混沌擴(kuò)散的傳統(tǒng)圖像結(jié)合起來；這對(duì)于超極限的能量來說是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)?！?/p>

這項(xiàng)研究發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)步》雜志上。

注：軌道周期指太陽系內(nèi)行星圍繞太陽公轉(zhuǎn)的周期，如地球圍繞太陽的黃道平面轉(zhuǎn)動(dòng)一圈約為24h。

BY:?MICHELLE STARR

FY: 逆光

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