入侵太阳系的行星在哪?天王星躺赢,海王星让位,柯伊伯带的来历

曾经有行星入侵太阳系吗?我们并不知道,但这个可能性一定有。当我们在太阳系找到了越来越多的天体,并且在研究了这些天体后,我们发现了很多奇怪的现象。这些奇怪的现象让我们产生了很多联想。

太阳系内的八大行星泾渭分明,小行星带轨道内侧是四颗固态行星,小行星轨道外侧是四颗气态行星。从土星往里数的六颗行星其实都还算正常,但天王星和海王星却有着不同寻常的表现。天王星也是一颗气态巨行星,直径相当于四个地球,是太阳系温度最低的冰巨星。天王星也有稀疏的星环,是太阳系除了土星外第二颗拥有星环的行星。内部有一颗固态内核,不过这颗核心直径大约只有地球的1/2。天王星是一颗无聊的行星,不像木星和土星的剧烈大气活动,天王星看起非常安静,在旅行者号经过天王星时才勉强发现了大气活动。

这些其实都不是重点,重点是天王星是一颗躺平的星球。太阳系的其他七颗行星包括地球,自转轴相对于太阳的黄道面都是相对竖着的,也就是说其他行星都是竖着转,只有天王星因为自转轴夹角差不多接近98度,在躺着转。其他行星都是赤道对着太阳,只有天王星最有个性,在一大半的公转周期中是南北极对着太阳。不知道的还以为天王星太冷了,要全方位地面对太阳烤一烤。天王星躺平这件事相当奇怪,并不是说行星不能躺平着自转,而是这种特立独行的行为不符合太阳系形成时的规律。

太阳系形成时中间是太阳为核心的巨大星盘,当太阳吸收到的气体和尘埃足够点燃内部的核聚变时,就会将周围的星云物质吹散。而这些气体和尘埃就是形成行星的原材料。由于这些星云物质本来就是围绕着太阳在旋转,所以形成行星时也带着同一个方向的角动量。自然,这些行星形成后的自转和公转方向都差不多。但天王星躺着转就让人看不懂了,除非有巨大的天体撞击过,否则它自己并不具备不同角度的动能改变它的自转轴角度。

另一个奇怪的是海王星,根据提丢斯波德定则来说,海王星的轨道理论上应该更远一些才对。虽然提丢斯波德定则并不算是非常严格的定则,但其他行星都差不多遵守了,为什么偏偏海王星就例外呢?就算有误差,也不会误差很大。所以海王星的轨道位置一定被改变过。改变海王星的轨道位置有两种方式,一种是大点的天体直接撞击,但这种方式不光会改变轨道,还会改变自转速度或者方向,甚至是自转轴倾角。海王星看起来除了轨道变了,其他方面并没有什么问题。那么就是另一种方式了,一颗质量较大的行星偷取了海王星的公转动能,导致海王星向内侧轨道跃迁。

如何才能降低海王星的公转动能呢?这个技术和现象我们早就已经掌握。这就是引力弹弓的原理。引力弹弓的原理就是利用星球的引力和公转的动能为航天器加速,航天器通过星球的引力拉扯,顺着星球的公转方向飞出时已经偷取了部分公转动能为航天器加速。举个例子,比如你正骑着自行车优哉游哉地看风景,当面前一辆火车快速经过时,你一只手抓住火车上的把手,这时候你就会被加速,当你松开手后,你的自行车就获得了火车给你的一部分动能。当然,这个行为不提倡,因为有可能速度太快直接到了西天。

引力弹弓的原理也可以反着用,当两颗行星相遇的时候,相互的引力影响同样会分配一部分动能给另一颗行星。动能的降低会导致行星无法维持原有的轨道速度而发生轨道跃迁,这也许就是海王星轨道变化的原因。海王星的轨道变化应该是一颗足够大的行星进入太阳系外层轨道后造成的,这颗行星直奔内侧轨道,好巧不巧地撞上了天王星,强大的能量轰击造成了天王星自转轴的改变。不过这颗行星去哪了?怎么现在不见它的踪影呢?

其实说起来,你有没有怀疑过柯伊伯带从哪来呢?太阳系的行星分布非常明显,内侧轨道是几颗岩质行星,外侧轨道是几颗气态行星。但在海王星轨道外却还有个柯伊伯带,这里的情况和小行星带几乎一样,在轨道上有无数的小行星,其中就有一颗我们熟知的冥王星。冥王星带着自己的另一个小弟卡戎活跃在柯伊伯带,但冥王星的轨道却并不一样。冥王星的轨道并不在太阳的黄道面上,是一个倾斜的轨道,偏心率也非常大,有时候会跑到海王星轨道内侧,这时候它比海王星还要靠近太阳。

冥王星这样的轨道参数非常奇怪,如果没有外力的作用,它也会和柯伊伯带的其他小行星和矮行星一样,老老实实地围绕太阳公转,冥王星如此跳脱实在说不过去。极有可能整个柯伊伯带包括冥王星就是那个乱入太阳系的行星,进入太阳系后先经过了海王星,偷走了海王星的公转能量,然后一头撞上了天王星。天王星被撞得躺着自转,它的星环可能就是一部分残骸,另外更大块的残骸在撞击后保持一定的夹角向外层轨道飞去。最终停留在了小行星轨道上,而质量最大的冥王星和卡戎形成了双星系统,以一个偏心率极大的倾斜轨道围绕着太阳公转。