太陽系和你想象中的一樣好客？

比你想象的要少得多。

美國宇航局的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡于2019年10月12日捕捉到星際彗星2I/Borisov的這張照片

對太陽系中星際物體的探測有人曾提出了一個有趣的問題:太陽系中有多少是由外來物質(zhì)構(gòu)成的?新的研究發(fā)現(xiàn)，答案是……根本不重要。

天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了兩顆星際訪客:2017年難以分類的“Oumuamua”，以及不久之后剛剛形成的“Borisov”彗星。這兩個天體在太陽系中存在的時間相對較短——只有幾年，而它們在恒星之間荒涼的星際空間中航行了數(shù)萬年。

它們的到來引發(fā)了人們對穿越銀河系的星際物體數(shù)量的猜測。如果不需要的碎片是太陽系形成過程中常見的副作用，那么這個數(shù)字可能很容易達(dá)到數(shù)百萬億(如果沒有更多的話)。這種想法——可能有無數(shù)的微小物體圍繞銀河系旋轉(zhuǎn)——引發(fā)了另一個問題:太陽系最初有多少是在這里形成的，又有多少是被太空垃圾捕獲的?

到目前為止，還沒有發(fā)現(xiàn)任何太陽系外的物體在圍繞太陽的軌道上運行。我們所能找到的最好的是微流星體，即漂浮在地球上的微小塵埃顆粒。但這種探測的缺失并不一定意味著沒有外星巖石隱藏在陰影中。我們幾乎沒有繪制出小行星帶所有大型巖石的地圖，更不用說更遠(yuǎn)的、更難觀測的外星系柯伊伯帶了。

但是一個接一個地研究巖石，尋找外來的小行星或彗星，是一個痛苦而緩慢的過程，特別是如果我們一開始就不知道這些巖石有多常見的話。

我該留還是走?

發(fā)表在預(yù)印本服務(wù)器arXiv上并被《行星科學(xué)雜志》(the Planetary Science Journal)接受發(fā)表的一項新研究試圖估算進(jìn)入太陽系的星際物體的數(shù)量，并監(jiān)測這些物體在這里停留的時間。

研究人員使用了大量的模擬。他們研究了以各種方向和速度進(jìn)入太陽系的276691個物體的軌跡，并追蹤了10億年前太陽系中每個模擬物體的演變。

他們發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)星際物體壽命都不長。如果它們最終在太陽周圍，并在木星軌道內(nèi)，它們很可能會與那顆巨大的行星近距離接觸。當(dāng)這種近距離接觸發(fā)生時，它們要么被氣體巨星吞食，要么被甩出太陽系。

如果這個外來物體最終在一個平面接近其他行星的軌道上運行，它同樣可能會被太陽系所有原始成員的引力合作用拋出去。

雖然外來物體往往會存在數(shù)百萬年，但這并不是因為它們已經(jīng)永久存在了。當(dāng)它們被太陽捕獲時，它們的軌道往往非常大且伸展。一個物體要繞多個軌道運行，因此需要一百多萬年，才能確定它是否會長期存在。

然而，最終，外來物體在太陽系中很難生存。在27萬多個模擬對象中，只有13個存在了5億年以上，而只有3個存在了10億年。

披著羊皮的狼

好吧，所以外來物體不會在太陽系中停留太久。這是謎題的一部分。另一個是估計有多少物體進(jìn)入太陽系里。如果這是一個壓倒性的大數(shù)字，那么即使在可憐的存活率下，太陽系也可能會擠滿星際訪客。

這個估計有點投機(jī)，因為它依賴于行星形成的模型和從“Oumuamua和Borisov”收集的少量信息。

當(dāng)太陽形成時，它鑲嵌在一個更大的星團(tuán)中。因為它離其他正在形成的恒星(以及正在形成的行星系)更近，所以當(dāng)時它更有可能捕獲外來物質(zhì)。研究人員估計，太陽在其誕生階段捕獲的天體數(shù)量足以達(dá)到地球質(zhì)量的1/1000，足以制造出大約6顆與矮行星谷神星大小相同的小行星。

?在太陽系誕生的數(shù)十億年里，它每年也會遇到一些像“Oumuamua”和“Borisov”這樣的天體。

綜上所述，我們不應(yīng)該期望太陽系中會有很多外來物質(zhì)——研究作者估計，在太陽系形成過程中捕獲的外來物質(zhì)的質(zhì)量只有地球質(zhì)量的十億分之一，而自那以后的質(zhì)量則是地球質(zhì)量的千分之一多。這些材料幾乎不足以組成一顆6英里寬(10公里)的小行星。

這個結(jié)果有兩個重要的含義。第一，我們不應(yīng)該費心尋找去捕獲外來物質(zhì)，因為它們非常罕見。第二，生源說的理論假設(shè)生命可能起源于其他地方，后來被帶到地球，這是站不住腳的。很簡單，因為沒有足夠的物質(zhì)越過星系，進(jìn)入太陽系，然后進(jìn)入穩(wěn)定軌道，最后影響其他行星，從而使這個想法可行。

BY: Paul Sutter

FY:枕水

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