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探索太阳系第5轨道 [全文]

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[太阳系连环爆炸案]
2006年,冥王星被开除出了太阳系的行星队伍,太阳系现在只剩下八大行星。然而,科学家们却宣称,太阳系当年至少有十二大行星,而且目前的行星当年只不过是小跟班。欲知太阳系往事,请看—— 
   18世纪下半叶,德国天文学家波得发现,太阳系的行星似乎都很守规矩:行星们围绕太阳旋转的轨道半径R与它们的序号n(从内到外依次排开,例如水星的序号是1,地球的序号是3)之间满足一定的关系R=0.4+0.3×2(n-2) (R的单位是天文单位,1天文单位=1个日地距离)。目前的八大行星基本上都遵守这个规矩,但是根据计算表明,应该在第5条轨道上还有一颗行星,而天文观测那里只是成千上万的小行星组成的小行星带。显然,有一颗行星神秘消失了。它遇到了什么不测? 



[第5轨道爆炸案]
    在漫长的岁月里,太阳家族肯定发生过巨大的变故。到底发生了什么,科学家根据现场所留下的蛛丝马迹来为我们分析。从小行星的分布可以看出,轨道半径为2.8天文单位处几乎没有陨石碎片,而以2.8天文单位处为中心,向两边(火星方向和木星方向)各种偏心率的小行星分布越来越多。这种小行星分布表明,变故发生在轨道半径为2.8天文单位处,小行星是向两边崩出的,由于自身质量和速度的不同,形成了不同偏心率的小行星。显然,太阳系第5条轨道处发生了爆炸案,激烈的爆炸崩出具有极高速度的物质,小行星带由此产生了。 
    这些小行星揭露了几十亿年前的一幕场景:在远古,原本处于第五条轨道上的一颗气态大行星爆炸了,爆炸产生的火焰和气浪横扫一切,冲击波摧毁了周围的一切,连行星的卫星子女们都被崩得支离破碎。石质的卫星最后只剩下了一些岩石碎片,这些岩石碎片都可以观察到熔化过或部分熔化过的迹象,并且被爆炸的冲击波和粒子流冲撞熏染得灰头土脸。 
  原本大行星带着卫星们围绕太阳旋转,现在大行星消失了,大部分碎片又经历了猛烈冲击,于是它们以不同的椭圆轨道围绕太阳运转,成为了小行星,成千上万的小行星组成了小行星带。无论是类地行星还是气态大行星,爆炸都会使物质瞬间蒸发,能够剩下的所有碎片质量总和都会很少。实际上太阳系中比地球大的行星都是没有固体表面的气态星球,若发生爆炸,几乎什么也不会留下,能留下的就是遭殃的卫星被炸碎后的碎片,这些碎片质量不会大。现在火星和木星之间的小行星带的所有小行星加起来,质量也只有地球质量的0.1%。 


1楼2007-09-21 09:35回复
    [邻居遭殃]
      巨大的爆炸不仅炸飞了行星和自己的卫星,也在太阳系掀起巨大的冲击波,把周围裸露的天体喷黑。许多天体的表面都变黑了,成为灰尘弥漫的世界,例如火星和月球,即使是具有冰质表面的卫星也不例外。若冰质卫星的自转足够慢,还会给我们留下一颗一半黑一半白的星球,土星的第八颗卫星就是这样一个例子,因为它自转一周需要80天,是月球自转周期的两倍多。土卫八正好具备了距离较近、表面冰质、没有大气层、自转很慢的所有条件,从而被喷成了黑白分明的壮观容貌。(有关土卫八的详细情况参阅我刊2007年01期《双面怪兽土卫八》。) 
      距离爆炸发生地点较近的地球当然也会遭受影响,只是地球具有大气层,它可以为地球抵挡住较小的枪林弹雨。但较大的石块就抵挡不住了。在地球历史上,曾发生多次天外来客导致的生物大灭绝事件,多数应该是行星爆炸产生的较大碎片飞向地球造的孽。 


    [小行星们并非同根生]
      然而,科学家对小行星的进一步分析,又发现爆炸案并不简单,而是案中有案。 
      从小行星们的成分看,尽管主行星带的小行星成分都有些差别,但是80%的小行星是C型(碳质的)的,其他20%是S型的(硅质的)。前者大部分位于行星带的中部和外圈,而后者则主要位于里圈,距离火星较近。若小行星是一颗大行星爆炸产生,怎么会明显分为两种截然不同的类型? 
      况且,来自同一行星天体的岩石,其氧同位素比率应该是相似的,例如所有的地球或月球岩石具有极其相似的氧同位素比率。而小行星的氧同位素比率明显分两类。这充分证明,这两种类型的小行星应该不是来自同一颗行星,而是来自两个甚至更多天体。 
      可是根据波得定则,火星和木星之间就只有一条轨道——第5轨道,那里应该只能容纳一颗行星。那么另一颗行星的位置在哪里?它又发生了什么故事呢?


    2楼2007-09-21 09:35
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      附:

      行星--定则计算距离--真实距离
      水星---0.4------0.39
      金星---0.7------0.72
      地球---1.0------1.00
      火星---1.6------1.52
      ?----2.8--------?
      木星---5.2------5.20
      土星---10.0------9.54


      5楼2007-09-21 09:41
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        找来三张图


        6楼2007-09-25 10:03
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          2


          7楼2007-09-25 10:04
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            3


            8楼2007-09-25 10:04
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              厉害厉害


              IP属地:广东9楼2007-09-26 13:24
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                美国东部时间9月27日早7时34分(北京时间19时34分),美国航空航天局(NASA)的“黎明”号探测器从佛罗里达州肯尼迪航天中心由一枚德尔塔2型火箭运载顺利升空,开始了它长达8年近50亿公里的星际探索之旅。“黎明”号将远赴火星和木星之间的小行星带,探测两颗人类以前从未尝试接触的天体。

                  本报综合报道 “黎明”号将于2011年首先探测小行星灶神星,进行6个月的观测后离开,再于2015年赶到谷神星继续观测,整个太空旅行的距离长达48亿公里。灶神星和谷神星是火星和木星之间小行星带里个头最大的成员,科学家希望通过观测研究这两个天体,能够揭开太阳系诞生的线索。

                  将先后环绕两个天体飞行

                  “黎明”号计划是第一个探测这个重要区域的人类探测器,也是世界上第一个先后环绕两个天体的无人探测器。此前也曾有航天器飞经体积较小的小行星,并绕其轨道飞行甚至在小行星上降落。在将来,预计还会有更多探测小行星的航天计划。但是,过去从未出现过同一航天器先后环绕两个天体飞行的情况。

                  来自美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的科学家克里斯多弗·拉塞尔是“黎明”号计划的领导者,他等待“黎明”号升空这一刻已经等待了15年。

                  “黎明”号的发射可谓几经周折,在15年间该计划曾经有过两次因资金不足而被取消的经历,此次升空也比原计划整整推迟了两年。

                  “黎明”号于2001年正式立项,去年3月由于“经费超支以及技术问题”,美国宇航局下令取消了这项探测计划,“腾出资金进行重返月球乃至登上火星等载人探测项目”。但一些专家不忍“黎明”号就此夭折,经多方游说后宇航局在不到一个月时间内又同意恢复。

                  “黎明”号配置有摄像机、红外分光计、伽马射线和中子探测仪,此外还装有2个巨大的太阳能板,双翼间距近20米,为它提供穿越太空的能量。

                  有助于了解太阳系起源

                  本报综合报道 不少科学家认为,小行星是处于萌芽期但未得到机会成长起来的“行星婴儿”。谷神星、灶神星、智神星和婚神星被称为小行星带的“四大金刚”。

                  之所以选择灶神星和谷神星进行探测,不仅仅是因为它们个头较大,而且还因为它们与小行星带里的其他天体存在显著差别。灶神星和谷神星都形成于大约45亿年前,据估计,它们都形成于太阳系早期,并且由于木星的强大引力作用而演化迟缓。研究人员希望比对观测这两个天体的演化过程。

                  NASA喷气推进实验室的专家、“黎明”号计划的首席工程师马克·雷曼25日表示:“在我看来,我们将探索太阳系内一些从未被碰触过的神秘世界。”

                  科学家认为,探测灶神星和谷神星将有助于了解太阳系的起源,因此将这个项目取名为“黎明”。整个“黎明”号计划耗资3.57亿美元,其中并不包括德尔塔2型火箭的造价。NASA官员拒绝透露火箭的成本。


                10楼2007-09-29 09:02
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