神秘的太阳系第九行星:几乎肯定存在 等于10个地球

2022年06月26日 21:26 次阅读 稿源:快科技 条评论

我们生活在太阳系,我们以为我们了解太阳系,我们以为已经找到了太阳系内的所有行星,然而现实却打脸了。突破性的观测表明在我们太阳系的边缘可能有一颗未被发现的第九大行星。如果这个第九大行星存在,那么这是一颗怎样的行星呢?

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它是岩石构成的超级地球?还是冰覆盖的超级冥王星?抑或是气态的迷你海王星?又或者它是从另一颗恒星上偷来的?科学家们对此有不同的猜测。

之前笔者的科普文中也不只一次提到这个颗神秘的第九行星,那么为什么科学家们相信这颗第九行星应该存在呢?

一组天文学家在研究柯伊伯带的时候,发现这里的天体大多围绕太阳呈整齐的圆形运动,但有一小群天体似乎打破了规则,在主环带之外的广阔轨道上游荡。

柯伊伯带内一小群天体偏离了正常的轨道

这让天文学家们感到困惑,在柯伊伯带外围的某种东西似乎在把这些小行星拉离原来的轨道,是某种巨大行星大小的东西。

加州理工学院的天文学家迈克·布朗听说了这个观测结果后,第一个反应就是:这不可能,太荒唐了,不可能会有另一个大行星在柯伊伯带外围运行。

于是他决心要证明第九行星理论是错误的,他让他的同事康斯坦丁·巴蒂金进行计算机模拟,看看第九颗行星会对柯伊伯带产生什么影响。

令人惊讶的是,该模拟预测了拉长的轨道,另外模拟还带来了另一个惊喜:应该还有第二组偏离的轨道,与第一组轨道相垂直。

计算机模拟还有另一组垂直轨道的天体

如果迈克能确定柯伊伯带内这些奇怪的预测天体的位置,那么第九行星几乎肯定是真实存在的。

当康斯坦丁把模拟结果拿给迈克看时,迈克感到震惊,因为在柯伊伯带内的确有一个天体叫做2012 dr30,它的轨道和计算机模拟预测的完全一样!这个小行星完全符合预测。

接着迈克又搜索了更多的记录,发现了另外四个似乎在正确的区域。然后把他把观测的数据与计算机模拟的数据进行比对。

结果,这些数据完全匹配!

所以,科学家们认为,几乎可以肯定第九行星是真实存在的,而且它必须非常巨大,可能是地球质量的10倍。

为了证明第九行星的存在,天文学家需要用望远镜观察它。但是有一个问题,计算机模拟只能给出在哪里找到它的大致的位置,这颗第九行星非常遥远,它比我们想象的要远得多。

如果它在椭圆轨道上运行,它的大部分时间可能都在离太阳非常远的地方度过。观测时,我们似乎刚刚错过了它。

那么这个第九行星有多远呢?

【第九行星的距离】

要真正了解它巨大的轨道,方法就是建立一个比例模型。如果用足球来比做太阳,那么四颗内部的岩质行星距离“太阳”都不到50米,每颗“行星”看起来都不会比一个胡椒子大。

太阳与四颗内行星模型

在密集的岩石行星的远处,是第一个气态巨行星——“木星”,距离“太阳”有一个足球场的距离,约122米的地方。虽然木星是太阳系最大的行星,但在这个模型下,“木星”也只有棒棒糖那么大。

至于“土星”,则距离“木星”还有一个足球场的距离。站在“土星”的位置看“太阳”,已经基本上看不清“太阳”了。

而要到“天王星”那边,则距离“太阳”要超过三个足球场的距离。“天王星”之后,距离“海王星”约180米。

太阳与八大行星的模型

在发现第九大行星之前,海王星是离太阳最远的行星。在这个模型中大约有半径为800米的范围。

但“海王星”遥远的轨道与第九大行星的轨道相比简直不值一提。如果要到第九行星的轨道那边,已经不用能米来衡量,需要用公里了。

在这个模型中,如果要到达第九行星的轨道,用走路的方式就太费时了,也太累了,得用汽车。

第九行星的轨道离太阳最近的距离就已经比海王星的轨道宽6倍之多,而最远的地方则远在29公里之外。

经过科学家们的计算,第九行星近太阳轨道距离太阳约为306亿公里,而最远的位置,距离太阳在1800亿公里之外。

科学家们不知道,第九行星会是什么样子。如果按照这个模型,科学家们猜测这个第九行星估计也就如下图中一颗小糖丸那么大。

所以,在这么远的距离,想要用望远镜寻找这颗第九行星就好比是在29公里之外找一个颗“小糖丸”

但要证实第九行星的存在就必须要发现它,而科学们的望远镜可能要花费数年的时间才能找到像第九行星这样非常微弱、非常遥远的天体。

在那之前,科学家们只能猜测这个神秘的世界可能是什么样子。

所以,现在科学家们相信第九行星应该存在,但真的不知道它是什么样子的。

目前,科学家们提出了三种可能性。

【第九行星可能是超级地球】

第九行星的第一种可能性是,它是由与地球相同的材料构成的,但质量是地球的10倍,是一个岩石构成的超级地球。

但是这个巨大的岩石行星离太阳这么远会是什么样子呢?

当科学家们观察宇宙时,他们意识到在整个银河系中,太阳系缺少了一种最常见的行星类型——超级地球。

开普勒太空望远镜通过测量行星从其主星前面经过时,光线的微小变化来发现外星世界。

开普勒发现的大多数外星恒星系都有超级地球,那为什么我们的太阳系一个都没有呢?

这个第九行星有可能是我们失踪的超级地球吗?如果第九行星是一颗岩石构成的超级地球,那么近距离看它会是什么样子呢?

科学家们认为第九行星体积比较大,所以行星的内部应该还很炽热,所以会有很多火山,会有峡谷,有板块构造以及造山运动。并且会有炽热的熔岩到达地表,但由于第九行星离太阳太远了,所以炽热的熔岩会在寒冷的太空中突然冻结。可能会形成一种被称为黑曜石的奇怪火山玻璃。

科学家们想像第九行星表面应该是这样一幅场景:一片被星光照亮的暗淡景象,可能有熔岩喷发出来,发出的红色光芒。而在空中,气体变成雪花并随着雪下降而落到地面。那将是一片美丽而神奇的风景,是一幅生动的火山世界的画面。

第九行星表面想像图一

但是有一个问题,如果第九行星是超级地球,那么它是如何形成的?它在哪里形成的?

在我们的太阳系里没有其他超级地球,而我们在其他恒星周围看到的是,超级地球很普遍,而且通常离它们的主恒星非常近。

那么,我们的超级地球是如何到达太阳系边缘的呢?

第九行星要成为我们的岩石超级地球,它必须是在太阳系内部形成,然后迁移到现在的位置。问题是,在太阳系早期可能没有留下足够多的岩石物质来创造这颗巨大的第九大行星以及水星、金星、地球和火星。

很难想象曾经在这里形成了一颗质量相当于10个地球的行星。

【二、第九行星也有可能是冰冻的世界】

如果第九行星不是一颗超级地球,那么它是否有可能是在太阳系外围的冰块形成的呢?

由于这颗行星的质量是地球的10倍,这点很重要,那么大的冰世界内部应该有一个液态水的海洋。

在地壳的裂缝中会有冰泉喷射而出。在它的深处蕴藏着太阳系中最大的液态水海洋。

组成我们太阳系的行星似乎遵循着一种模式,离太阳最近的四颗行星都是由岩石构成的,接下来的四个是主要由气体制成的巨行星,在海王星之外,则是由冰构成的世界——柯伊伯带。一个由数百万颗水冰小行星组成的冰冻区域。

柯伊伯带是海王星轨道之外的空间区域,它向外延伸,大约是地球到太阳距离的50倍。所以这里真的很遥远,到处都是巨大的冰块,冰块里面有一些岩石和其他东西。所以第九行星也许也是由同样的材料构成的。它有可能是一颗超级冥王星。

有趣的是,因为科学家迈克·布朗在柯伊伯带发现了其他许多运行着的冰冷星球,冥王星只是柯伊伯带的一个天体,于是冥王星被降级为矮行星。一时间世界上很多地方都感到沮丧,认为是迈克·布朗“谋杀”了冥王星。

现在迈克·布朗正在致力于寻找这颗第九行星,他似乎想用这个第九大行星来“赎罪”。

如果第九行星是一个冰冷的柯伊伯带行星,它将是迄今为止科学家们在柯伊伯带发现的最大的行星。

在此之前,冥王星是柯伊伯带中最大的天体,它的质量不到地球的1%。如果第九行星存在,那么这个记录一下提高了数千倍。所以第九行星绝对是超级大号的冥王星。

很难知道这样的冰球会是什么样子。推测这样星球应该仍然存在活动,内部地质活动使这个世界免于寒冷和完全死亡。

假想中的超级冥王星九号是一个巨大的冰世界,它的岩石比超级地球少得多,但大量的冰同样产生了足够的引力,在核心深处产生热量。

维持一颗行星存活的真正核心是质量,它是否有足够的质量来保持内部的温暖。当质量是地球5到10倍的物体,内部很可能是温暖的。地表会像火山一样发生喷发,但这些火山喷出的是水冰,而不是熔岩。

如果有一个巨大的冥王星存在,这样的天体一定有最令人惊叹的风景。会看到数以百计的冰火山喷发的壮观场面,冰火山喷出冰冻的水,冰像雨点一样落在星球表面。

第九行星表面想像图二

如果这样的第九行星存在,那么它将是太阳系中最大的单一水体。会有足够的内热把这里变成一个泥泞的水世界,所以它不完全是类地岩质行星,也不是天王星或海王星,它是一个真正的海洋世界。

那么第九行星是冰冻的超级成冥王星吗?

问题在于规模,冥王星和柯伊伯带的其他天体都很小,那么,相同的建筑材料是如何聚集在一起形成巨人的呢?

所以,认为第九行星是一个放大版的冥王星的想法,看来有一些困难。

当观察柯伊伯带的时候,会发现都是一些小而冰冷的天体,那里没有什么很大的天体。科学家们认为这不是巧合,形成行星的尘埃和气体盘的物质靠近太阳会更多,当到达冥王星这里的时候,已经没有多少物质可以用来造行星了,更不用说是一个质量是地球5到10倍的行星了。

那么,如果第九行星不是在冰冷的外部系统中形成的,也不是在多岩石的内太阳系中形成的,它是从哪里来的呢?

第九行星也许是一颗被“放逐”的气态行星

更有可能的情况是,第九行星形成于太阳系中部富含气体的区域,木星、土星和海王星也是在这个区域中形成的。

一颗气态的第九行星可能与海王星相似,但可能更小一些,它也许是一颗迷你海王星。

气态行星都是“怪物”级别的。它们没有像地球那样的固体表面,只有厚厚的、暴风雨般的向下延伸数万英里的大气层。在其核心有一颗细小的岩石内核。

木星是最大的气体巨星,质量超过地球的300倍,从木星开始气态巨行星逐渐变小,土星到天王星,最后是海王星,大约是地球质量的17倍。如果第九行星是一颗气态巨行星,那么它会更小,所以就会像一个迷你海王星。

海王星有一个岩石内核,但里面充满有甲烷,水和其他各种物质,所以海王星厚厚的云层被甲烷分子染成了蓝色。

但第九行星的大气层可能是透明的,因为第九行星所在区域太冷了,几乎无法从太阳那里获得额外的能量。所以大气中任何重的物质,任何重的分子,随着时间的推移,很可能都会落到表面。只有最轻的元素,最轻的分子,会留在大气中,所以可能只有纯氢和氦。

所以第九行星的样子可能会像水母之类的东西,有着美丽的,半透明的外观。在这种情况下,你可以通过某种方式看到这个星球的内部。

第九行星想像图三

大气层可能是透明的,但这个星球远非平静。星球内部会被雷暴的闪光照亮,当来自遥远太阳的太阳风沿着星球的磁场向下流动时,微弱的光会在两极周围飞舞。

科学家们认为,第九行星是一个迷你海王星的可能性非常大。因为在我们的太阳系中存在额外气体巨星并非不可能。

2011年,科学家们试图用超级计算机模拟太阳系的形成过程。但他们无论如何模拟,始终无法形成我们现在的太阳系。除非在我们的太阳系中加入第五颗气态行星。

模拟表明,这颗气态行星最终会被我们太阳系中的“恶霸”木星给喷射出去,最终结果就会形成我们今天所拥有的行星了。

而且科学家们已经证实,太阳系的气态行星会被抛来抛去。科学家们甚至看到从恒星系中被喷射出的行星,这些行星在恒星之间的空间中自由漂浮。

第九行星是否也遭遇了同样的命运呢?这是完全有可能的!

这颗行星形成于气体巨头所在的美妙的圆盘区域内,它本来可以像木星一样吸引很多材料,并成为一个巨型气体行星。

只是它与木星走得太近了,它动了“老大”的地盘,于是木星毫不客气地把它从这个美妙的觅食地盘甩了出去,抛到了外太阳系。就好像是古代犯了罪的官员被发配到穷苦地方一样。

那么第九行星真的是一个被放逐到太阳系外荒地的冰冻迷你海王星吗?目前这个是科学家们最好的猜测。

【四、第九行星甚至可能是偷来的“孩子”】

但还有一个猜测,一些科学家认为第九行星可能根本没有在太阳系内形成。我们的这颗最遥远的行星是从另一颗恒星上掠夺来的外星世界。

太阳只是银河系中围绕超大质量黑洞运行的2000亿颗恒星中的1颗。这些恒星中的大多数都有可能有多个行星,科学家们现在相信,有时两颗恒星可能会靠得太近而让某颗恒星“不舒服”,结果就有了“行星窃贼”。

所以,有没有可能是因为太阳离另一个恒星系太近了,所以偷走了一颗行星?

今天,我们的太阳独自漂浮在太空中,就像大海上的一艘游艇。但情况并非总是如此。让我们再次把时光倒流46亿年。

那个时候,我们所在的星团是一个更加拥挤的地方,这是第九行星跳船的理想条件。

太阳和其他成千上万颗恒星一起诞生在“恒星托儿所”。就像港口的船一样,周围有很多船,很多邻居。

像太阳这样的恒星诞生于恒星的摇篮,巨大的气体云坍缩形成成千上万的恒星。所有的恒星都紧紧地挤在一起。

天文学家认为,在这个狭窄而混乱的恒星游乐场里,太阳的引力可能从路过的邻居那里偷走了第九行星。

可以想象一下,一个很酷的场景:在某个区域诞生了一颗恒星,在恒星周围形成了一颗行星,就是我们的第九行星。忽然太阳呼啸而过,距离是如此之近,以至于它在进入银河系的过程中,顺手牵羊,把第九行星给偷走了。

这听起来像科幻小说,但我们的太阳可能已经有了犯罪记录。有一些证据表明,我们太阳系中的彗星可能并非起源于我们的太阳系,太阳可能从其他恒星偷走了彗星。

如果是这样的话,那么认为一颗恒星围绕另一颗恒星,并以某种方式让邻居的行星进入了我们的太阳系并成为我们家庭的一部分,也就不足为奇了。

但如果第九行星真的来自另一颗恒星,我们如何确定它是外星来客呢?科学家们想做的就是对第九行星进行DNA测试。

通过在它的一些表面寻找那些我们可以确定不可能在太阳周围形成的物质。科学家们甚至可能需要发射一个探测器去仔细观察它,找出它的化学成分,以及能找到的关于它轨道的一切。

这样,科学家们就能看到是否有任何“指纹”性的确凿的证据能清楚地说明这是在这里形成的还是在那里形成的。

不幸的是,在我们向第九行星发射探测器之前,科学家们必须先找到它。

【艰难的寻找过程】

迈克·布朗等天文学家利用数学方法缩小了区域范围。现在科学家们知道的是第九行星就在下图中天空的那片区域中。

第九行星可能的位置区域,靠近猎户座

科学家们利用位于夏威夷斯巴鲁的红外望远镜寻找第九行星。这架望远镜经过微调可以在太空深处寒冷的背景下分辨出遥远物体微弱的热信号。

第九行星虽然可能冻结了,但它会还是会比太空暖和一些。这种微小的温差正是这台望远镜所需要的。

科学家们所要做的是在天空中同一区域,相隔几周拍摄的两张照片。恒星不会移动,但行星会。当有一个物体在恒星的背景下围绕太阳运动时,就会被发现。冥王星就是这样被发现的。如果第九行星存在的话科学家们希望这样找到它。

当然要找到第九颗行星,可能需要数年的时间。如果我们发现它,科学家就能分析它的光。在那微弱的光中可能隐藏着岩石、冰或气体的化学特征。这样第九行星的身份将最终揭晓。

但也许最令人兴奋的前景是,第九行星可能是卫星家族的家园,在这些卫星中,也许会有一颗,在距离太阳1000亿英里的地方为生命提供家园。

几十年来,科学家们一直在寻找离我们最近的行星邻居,寻找外星生命的迹象。但到目前为止,还没有找到任何线索。如果第九行星是真实存在的,那么它就位于太阳系的冰冷边缘。

但即使在这里,距离太阳1000亿英里的地方,生命也有可能在其卫星深处茁壮成长。

历史上,科学家们一直认为卫星就是这些微不足道的地方,但不可思议的是,它们可能是发现生命最好的地方。仅在我们的太阳系中,行星的卫星上存在生命的可能性就比行星本身存在生命的可能性大得多。

卫星让天体生物学家兴奋,因为无论它们离太阳有多远,它们都有可能会支持液态水的存在。

关键是潮汐加热。在椭圆轨道上的,卫星会被其母行星的引力不断挤压,这会产生热量,融化冰,并形成地下液态水海洋。这是我们所知道的生命的关键成分。

如果第九行星像科学家预测的那样大,它可能有多个卫星。也许其中一颗卫星上有温暖的咸海,能适合简单的生命。

在笔者之前的科普文中,已经不止一次说到某行星的卫星可能有生命的存在。所以,很有可能,在第九行星的某颗卫星上也会有适合生命存在的环境。

所以目前,科学家们相信第九行星应该存在,就差用望远镜直接找到它了。甚至有的科学家已经准备好了庆祝发现第九行星的香槟。

不管第九行星到底是什么样子,有一件事是肯定的,如果科学们真的找到了第九颗行星,我们将再也不会以同样的方式看待我们的太阳系。

如果它在那里,它会告诉我们关于我们的太阳系有更多需要了解的东西,以及太阳系有更多的秘密等待着我们去发现。

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