研究发现，一颗巨大的行星可能已经“逃离”了我们的太阳系

艺术家对假设的第九行星的想象

尽管冥王星被降级为矮行星并失去了“第九行星”的地位，但有充分证据表明，我们的太阳系有一颗远在冥王星之外的大行星，有朝一日可能会占据冥王星的之前地位并成为合法的第九大行星。在柯伊伯带中观察到的异常规则的轨道模式表明，一些比冥王星更大的天体潜伏在冥王星和其他矮行星所在的太阳系边缘遥远的冰碎片带之外。

遥远的第九行星或“行星 X”的假设存在仍然存在争议，但证据在继续增加。当然，这不是第一次发现假设的行星。海王星是通过研究太阳系中其他天体的轨道发现的第一颗行星；有趣的是，它的位置是通过对望远镜观测的纸笔计算得出的预测发现的。

无意中，最近在《自然》杂志上发表的一篇天文学论文发现，一个气态巨行星很可能在太阳系演化的早期就从围绕太阳的轨道上被弹出。在太阳系历史形成的早期，一颗“失落”的第九行星的存在将在很大程度上解释太阳系如何以及为什么看起来像今天这样。

来自中国、法国和美国的科学家团队对可行恒星系统的诞生和演化进行了建模，对早期太阳系进行了大约 14,000 次模拟，以弄清楚它是如何变成今天这样的，有四个陆地行星和围绕太阳运行的小行星带，四颗气态行星在更远的轨道上运行，以及在气态巨行星之外散布着冰冷的岩石天体。

有趣的是，模拟强烈表明巨行星——木星、土星、天王星、海王星，可能还有第九行星。在气体聚结成太阳并真正引发强烈的聚变反应将气体和尘埃向外排出之前，这些天体在某一时刻会更接近原太阳，包括上述行星。科学家们认为，这引发了他们当前轨道的快速而混乱的位移。

模拟表明，在早期，这些气态巨行星的轨道非常圆且规则，距离太阳有一定的间隔。在新生恒星开始向外施压之后，它们经历了从紧实的、甚至与圆盘平面一致的轨道到当前轨道的不稳定过渡。

参与这项研究的密歇根州立大学 塞思·雅各布森教授称这是“银河系中行星不稳定的普遍来源”。

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“我们认为所有的圆盘都会经历这个过程，天文学家称之为过渡圆盘阶段，在这个阶段，圆盘从内到外被光蒸发，”。我们可以看到新生的太阳系以类似的方式在银河系周围形成，这表明所有太阳系的形成方式都有相似的模式。

“真正酷的是系外行星天文学家已经证实，气态巨行星系统和超级地球系统中的很大一部分都经历了行星系统的不稳定，我们认为太阳系也是如此，”雅各布说。

在坍塌的恒星碎片云中——一个气态的太阳星云，很可能是一颗死超新星的残余物——我们的原太阳开始变热。加热和电离圆盘中的气态元素，我们年轻的太阳发出的高能光子最终通过蒸发将气体从原行星盘中排出。

这个气态盘的内边缘理论上会随着它向外膨胀而“拖拽”行星。雅各布森说，气体巨星在太阳系内部的初始位置将是“一个非常强大的不稳定触发因素”，这就可以将一个行星从太阳系中永远甩出。

事实上，在 90% 的模拟场景中，这种不稳定性是被触发的。在我们的太阳系中，行星轨道已经稳定了数十亿年。然而，我们太阳系早期演化的奥秘仍不清楚。木星的特洛伊小行星和巨行星的不规则卫星的位置，地球和月球的不同成分也发生了混乱的重新洗牌，这需要不同物体的大量混合。（人们普遍认为，一个名为 Theia 的火星大小的天体与早期地球相撞，脱落的物质形成了月球。）

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专家们现在意识到巨行星迁移的时间是一个问题。地质证据也从根本上超过了这个模型的时间尺度，被称为“尼斯”模型（如在法国尼斯）：具体来说，在一期《自然》杂志上出现的一系列三篇论文提出了一个解决方案，最初暗示这个巨大行星不稳定事件发生在太阳系形成大约 50 亿年后，并且在两颗行星之间的引力中引发了一连串的不稳定反应。

雅各布森补充说：“在太阳系历史开始几百万年后，不稳定总是会发生。” “那个时候太阳还在它的星团里。如果有一颗冰巨星，那么这颗被弹射出来的冰巨星可能还没有真正被弹射出来，它可能已经被一个椭圆轨道捕获了。”

如果弹射为时已晚，它很可能会变成一颗流氓星球。在这种运动场景中，从形成的 1000 万年内开始，系统诞生的星团可以拦截失控的行星，拦截结果是一个扩展的椭圆轨道。

“在星云原行星盘的生命周期中，盘中的气体量随着时间的推移而减少，”雅各布森强调说。“只有当圆盘中的气体量已经很低时，才会发生光蒸发效应。过渡盘阶段实际上很短，它清除了由内而外的磁盘。” 这种效果类似于壁炉周围的水坑，最靠近火的水会迅速蒸发，而更远的地方需要更长的时间。

雅各布森说，行星的绕行是模拟的一个令人惊讶的结果。“我认为，直到我们开始这些模拟之后，我们才完全意识到，圆盘中仍然有足够的气体，这个过程仍然需要足够的时间，它可以在过程发生时显著影响行星的轨道， “。