传统行星诞生理论颠覆，地球曾充当金星“保镖” 学术资讯

太阳系内部的行星可能是在多次碰撞后形成的。这一观点颠覆了传统的行星形成理论。

两个巨型天体正在发生碰撞（艺术处理图）。

phys.org网站当地时间9月24日报道，由美国亚利桑那大学月球和行星实验室（LPL）的Erik Asphaug教授领导的团队通过模拟分析发现，太阳系内部的行星可能是在多次碰撞后形成的。这对传统的行星形成模型构成挑战——传统观点认为，较小的行星之间的碰撞会导致它们黏附在一起，随着时间的推移，持续的碰撞会吸收新的物质，孕育小型星球，并不断发育。

在新研究中，研究人员提出并证明了一种新颖的“碰撞-逃逸-返回”场景。在该场景中，原行星在穿越太阳系内部的大部分旅程中都在相互撞击和反弹，并在一段时间后再次碰撞。在第一次碰撞时，其速度减慢了，这让它们在下一次碰撞时更有可能粘附。因此，Asphaug教授团队在《行星科学杂志》中发文称，巨大碰撞并非是有效合并事件。Asphaug教授说：“大多数的撞击，即便是相对‘慢’的撞击，都属于‘撞了就跑’的情况。这意味着，如果两颗行星要合并，首先必须在逃逸过程中减速。将巨大撞击，例如月球的形成，看作是一次单独事件很可能是错误的。月球更有可能是在连续两次碰撞事件后诞生的。”

论文作者Alexandre Emsenhuber指出，尽管金星和地球是太阳系内的近邻，但它们的成长过程存在很大差异。“在太阳系形成期间，早期地球充当了金星的‘保镖’。”一般来说，天体距离太阳越近，太阳引力越强，也更有可能停留。因此，“当一颗闯入太阳系的行星撞击地球时，它不太可能粘附于地球，反而更有可能最终落在金星上，与之合并。地球就像金星的护盾，抵御了入侵行星的第一波冲击。”

研究人员表示，由于地球没有护盾行星来减缓入侵天体的速度，传统理论才无法解释两颗尺寸相近行星之间的差异。Emsenhuber说：“传统观点认为，如果行星发生碰撞，但没有立即合并，这并不重要，因为它们会在未来再次相撞并合并。我们的新发现表明，入侵行星更多是成为了金星的一部分，而不是重返地球，因为它从地球到金星的旅程轻松得多。”

在追踪行星轨道、碰撞和最终合并的过程中，研究人员引入了机器学习，从巨大碰撞的3D模拟中获取了预测模型。Asphaug说：“在新设想中，一颗火星大小的原行星撞击了地球。因为速度稍快，它会继续前进，并在大约100万年后返回，发生再次碰撞。两次碰撞比一次碰撞导致的物质混合情况要复杂得多，这就解释了地球和月球的同位素相似性。”

Asphaug等认为，本次研究为未来探索类地行星多样性指明了方向。例如，人类还不明白为什么地球磁场比金星磁场强得多，也不清楚为什么金星没有卫星。Asphaug说：“我们的研究证实，金星和地球在动力学和成分上存在系统性差异。你可能会认为地球是由更多的外太阳系物质构成的，因为它比金星更靠近外太阳系。然而，由于地球的保护作用，金星实际上更有可能吸积外太阳系物质。”

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编译：雷鑫宇审稿：西莫责编：陈之涵

期刊来源：《行星科学杂志》

期刊编号：2632-3338

原文链接：https://phys.org/news/2021-09-earth-venus-grew-rambunctious-planets.html