北京
你有沒有想過，木星和天王星身邊那些大大小小的衛星，為什么能安然無恙地存在到今天？最近，天體物理學家Matthew Clement和他的同事通過計算機模擬，發現了一個讓人有點意外的可能答案——它們之所以能“幸存”，是因為一顆如今早已不在的行星替它們擋下了驚濤駭浪。
要理解這件事，咱們得先回到45億年前太陽系剛成型不久的年代。那時，木星、土星、天王星和海王星這四個大家伙，很可能擠在離太陽近得多的地方，彼此之間的距離也比現在近得多。后來，在引力相互作用下一通“推搡”，它們才慢慢挪到了今天的位置。科學家推測，這個過程極其混亂，行星的軌道大變，足以把軌道上原本就有的小衛星撕碎或者甩出去。
這就帶來了一個矛盾：木星和天王星并沒有變成光桿司令，相反，它們各自擁有不少衛星。天王星最大的五顆衛星——米蘭達、艾瑞爾、烏姆柏里厄爾、泰坦尼亞和奧伯龍，要是生在那個年代，能活下來的概率按說不高。于是Clement他們就想看看，到底是什么樣的劇本，才能讓這些衛星活過那段野蠻的歲月。
他們干了這么一件事：用計算機模擬了122種不同版本的早期外太陽系。每種版本里，行星的組合方式不一樣，遷移的路線、碰撞的順序也各不相同。他們反復跑這些模擬，看哪種劇本跑完之后，得到的結果最像我們如今看到的太陽系——特別是木星和天王星的衛星留存情況。結果指向一個共同的模式：在那些衛星能夠幸存下來的劇本里，通常都有一顆額外的巨行星。
按照模擬的暗示，這顆“編外”行星很可能是一顆冰巨星，個頭大約介于天王星和海王星之間。它在行星們互相擠來擠去的過程中，承受了主要的引力擾動，相當于用自己被拋出太陽系的代價，換來了木星和天王星衛星的安寧。研究人員在論文里寫道：“行星之間的相遇，以及由此導致的軌道變化，被認為在塑造太陽系中許多小天體群體的過程中起到了關鍵作用。”而在這些相遇過程里，如果少了一顆行星，今天木星和天王星的衛星家族可能就會完全不同。
不過，這還遠不是定論。Clement他們強調，模擬給出的只是一種概率更高的可能場景，而不是說板上釘釘地發現了這顆行星的存在。目前也沒有直接證據表明太陽系確有過第三顆冰巨星。只是說，假如你嘗試用已知的物理規則去重現太陽系的演化，加上一顆“替罪羊行星”，木星和天王星的衛星們才更容易像今天這樣整整齊齊地出現。至于這顆行星后來去了哪里，是被拋進了冰冷的星際空間，還是冥王星軌道之外的幽暗區域里還藏著它的影子，科學界還完全沒有定論。
這件事真正有趣的地方在于，它把兩個看似不相干的問題串到了一起：太陽系是怎么一步步變成現在這個布局的，以及木星和天王星的衛星到底是怎么活下來的。以前大家可能覺得，行星的遷徙和衛星的形成是兩本賬，但這項研究提示我們，它們有可能共享同一把鑰匙——一顆消失的行星。當然，這把鑰匙還埋在數億年的塵埃底下，等著后來的探測器或者更精細的模擬去把它挖出來。
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