地球能與別人共享軌道嗎?科學(xué)家為你解疑答惑
2020-11-18 15:26:46 來源:知否
地球是在近乎圓形的軌道內(nèi)圍繞太陽運(yùn)行的唯一一顆行星。但如果地球和另一顆行星在一條軌道上繞太陽轉(zhuǎn)會(huì)發(fā)生什么?
兩顆行星可能會(huì)以一種不尋常的方式“共軌”,在所環(huán)繞的恒星周圍共享同一區(qū)域,也就是“馬蹄形軌道”。在這種情況下,兩顆行星都不會(huì)圍繞恒星做圓周運(yùn)動(dòng),而是在恒星周圍形成馬蹄形軌道。兩顆行星的軌道彼此相對(duì),就像一個(gè)圓環(huán)裂開的兩半。
法國波爾多天體物理實(shí)驗(yàn)室天體物理學(xué)家肖恩·雷蒙德(Sean Raymond)說:“我認(rèn)為馬蹄形軌道是最令人興奮的行星運(yùn)行狀態(tài)之一。由于這兩顆行星形成于同一顆恒星周圍的圓盤中,組成物質(zhì)也類似,因此研究它們的演化進(jìn)程就像研究出生時(shí)分離的雙胞胎一樣。”
馬蹄形軌道聽起來完全不可能。然而雷蒙德指出,土星的衛(wèi)星土衛(wèi)十和土衛(wèi)十一就是在距離土星約93000英里(15萬公里)的馬蹄形軌道上運(yùn)行,兩顆衛(wèi)星的運(yùn)行軌道就在土星環(huán)之外。兩顆衛(wèi)星之間最近的距離大約是9300英里(15000公里)。可以想象一下,當(dāng)一對(duì)位于太陽系宜居帶中地球大小的行星共同圍繞太陽運(yùn)行時(shí),各自的馬蹄形軌道會(huì)是什么樣子。所謂的宜居帶指在圍繞恒星的區(qū)域中,溫度適宜,足以讓液態(tài)水在行星表面上存在。
讓我們先把這兩顆行星命名為Terra和Tellus,在拉丁詞中都是“地球”的意思。Terra和Tellus距離最近時(shí)只有一個(gè)天文單位的4%至5%。天文單位是地球和太陽之間的平均距離,約合1.5億公里。雷蒙德說,在這樣的距離下,它們看起來就相當(dāng)于四分之一或五分之一個(gè)滿月。然后,兩顆行星會(huì)慢慢地彼此遠(yuǎn)離,直至運(yùn)行到太陽后面看不見彼此為止。
雷蒙德稱:“看到馬蹄形軌道中的伴星在天空中不斷變大并成為主要光源,那將會(huì)令人敬畏。”
兩顆行星靠近和遠(yuǎn)離的周期取決于馬蹄形軌道的寬度。雷蒙德說,對(duì)于Terra和Tellus來說,其馬蹄形軌道為0.995個(gè)天文單位到1.005個(gè)天文單位,所以兩顆行星每次接近大約需要33年。他同時(shí)指出,與太陽距離的微小變化可能意味著,Terra和Tellus的氣候不會(huì)有太大變化,因?yàn)樗鼈兌荚隈R蹄形軌道的兩邊循環(huán)往復(fù)地運(yùn)轉(zhuǎn)。
那么Terra和Tellus上的生命會(huì)是什么樣子?雷蒙德想象星球之間會(huì)有競爭和合作,可能發(fā)生戰(zhàn)爭或者星際穿越的愛情故事。人們可能還會(huì)想象,早在兩顆行星通過太空飛行接觸彼此之前,兩個(gè)世界就可能通過無線電進(jìn)行遠(yuǎn)程交流。
這種沿馬蹄形軌道運(yùn)行的行星很可能在演化過程中演變成原行星或胚胎世界,兩者還可能發(fā)生碰撞,并從一個(gè)軌道遷移到另一個(gè)軌道。
雷蒙德說:“在某些情況下,馬蹄形軌道會(huì)改變。但據(jù)我所知,還未曾研究過這種情況發(fā)生的頻率。”
不過,雷蒙德說,“即使這種情況只有百萬分之一的概率發(fā)生,在銀河系的數(shù)千億顆恒星中,仍然會(huì)有很多潛在的類地行星在圍繞馬蹄形軌道運(yùn)行。”(辰辰)
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