如果我們太陽系里多了一顆超級地球會發生什么？將發生毀滅性影響
藝術家的概念將我們熟悉的地球與被稱為55 Cancri e的異常奇怪的行星進行了對比(Image credit: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC))
（神秘的地球uux.cn）據美國太空網（By Sharmila Kuthunur）：如果我們太陽系里多了一顆行星，會發生什么？太陽不是像假想中的行星那樣在冥王星九英里之外的邊緣，而是系里正好在火星和木星的中間？
根據模擬超級地球的新研究，這樣的多顆地球世界將對大多數行星的軌道造成嚴重破壞，超級地球是超級一個術語，用于描述比地球更大但比氣態巨行星更輕的生什生毀世界，并記錄了所有八顆行星的滅性命運。結果顯示，影響比所有其他行星加起來還要大的果們木星軌道上最微小的變化，都會對其他行星微妙平衡的太陽軌道產生深遠而毀滅性的影響。
“這一切就像復雜的系里時鐘齒輪一樣工作，”斯蒂芬·凱恩，多顆地球加州大學河濱分校的超級天文學家，該研究的生什生毀唯一作者，在一份聲明中說(在新標簽中打開)。滅性"把更多的齒輪放入組合中，它就全碎了."
我們的太陽系長期以來被認為是所有行星系統的模板。然而，在過去的25年里，由于缺乏自己的超級地球，它迅速而堅定地成為了一個異類。
美國宇航局的系外行星搜尋任務，如開普勒和凌日系外行星調查衛星(TESS)幫助天文學家認識到，這種行星在銀河系中出奇地常見:所有系外行星中有三分之一是超級地球。他們認為我們的太陽系沒有超級地球，因為木星在向小行星帶遷移并再次返回時抑制了它的形成，在此期間，它向太陽發送了大量物質。因此，他們很難理解在其他太陽系中常見的這樣的世界，因為缺乏本地數據，否則這些數據將有助于他們模擬成分和其他屬性。
凱恩在一封電子郵件中告訴Space.com，這是系外行星社區“經常感到沮喪的一個原因”。"因此，我的研究旨在回答這個問題:如果你的愿望實現了，會怎么樣？"
內側的四顆行星尤其脆弱
超級地球的質量可能是我們地球的2到10倍，因此Kane模擬了各種質量的行星，并將它們放置在火星和木星之間的主小行星帶的多個距離處。他從一個超級地球開始，這個超級地球距離地球和太陽的距離是地球和太陽距離的兩倍，即2個天文單位(AU；1.85億英里或2.97億公里)，并一直增加到小行星帶外緣的距離，為4 AU(3.71億英里或5.97億公里)。這導致了數以千計的模擬，每一個都開始于現在，結束于一千萬年后。每隔100年，凱恩記錄了太陽系八大行星的每一個的后果。
這些結果表明，所有四個內行星——水星、金星、火星和地球——都特別容易受到軌道變化的影響；在許多情況下，部分或全部四顆行星被踢出了太陽系。數千次模擬中沒有一次顯示木星或土星離開。但在少數情況下，這兩個氣態巨行星確實拋棄了其他行星，包括新加入的超級地球本身以及天王星，導致其衛星之間的混亂。
凱恩說:“當這顆衛星被送出太陽系時，我不會對它保持在穩定的軌道上抱太大希望。”
當像Gliese 163c這樣質量是地球7倍的行星被放置在火星稍遠處時，模擬顯示所有四顆內行星的軌道都變得不穩定。地球和金星的軌道變得足夠偏心或呈蛋形，以至于它們發生了“災難性的近距離接觸”它們軌道的改變釋放出的能量轉移到了水星上，不久后它就被踢出去了。火星只存活到中場休息，地球和金星在大約800萬年后離開了。
插圖比較太陽系的行星和太陽在相同的規模。(圖中顯示了行星之間的相對比例，但它們的距離沒有。)(Image credit: Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images)
氣態巨行星可以堅持自己的立場
與類地行星不同，氣態巨行星，尤其是木星和土星，受額外行星的影響不那么嚴重。它們的軌道僅在平均運動共振(MMR)位置稍有不穩定，在這些特定位置，兩顆行星的軌道周期是彼此的簡單整數比。(例如，木星軌道比為3:1時，木星每運行一周，一個物體正好繞太陽運行三周。)
因此，當凱恩將同一個類似Gliese 163c的超級地球放置在小行星帶外緣3.8天文單位處時，它最終與木星的比例為8:5，與土星的比例為4:1。結果，兩個氣體巨星的軌道都變得更加蛋形，以至于它們先移除了超級地球，后移除了天王星。凱恩的研究發現，在這種情況下，即使外太陽系最輕微的變化也會嚴重影響內行星；例如，火星在天王星幾百萬年后被拋出。
凱恩在一封電子郵件中告訴Space.com:“在這項研究中，最讓我驚訝的是整個太陽系架構對木星共振的敏感性。”。
根據這項研究，如果超級地球被放置在靠近小行星帶末端的3au(2.78億英里或4.47億公里)附近，那么超級地球的加入是最不混亂的。凱恩認為，在這里，它與大行星的相互作用最小，對太陽系的破壞也很小。
藝術家對開普勒-62f的概念，這是一顆超級地球大小的行星，繞著一顆比太陽更小更冷的恒星運行，距離地球約1200光年。 (Image credit: NASA Ames/JPL-Caltech/Tim Pyle))
在這種情況下，“需要進一步探索的一個主要空白是太陽系在更長時間尺度上的穩定性(比如說，10億年)，”佛羅里達州理工學院的天文學家馬納斯維·林加姆(Manasvi Lingam)在一封電子郵件中告訴Space.com，他沒有參與這項研究。
總的來說，這項研究表明“木星對太陽系的動力學是多么重要，”凱恩告訴Space.com，“即使相對較小的變化也能對我們系統的穩定性產生巨大的影響。”
超級地球在大多數太陽系中可能很常見，因為像木星這樣的巨型行星很少見:只有10%的類太陽恒星擁有像我們這樣距離太陽很遠的巨型行星，對于更老的恒星，這個數字會進一步下降。
凱恩說，研究人員經常猜測我們的太陽系是否可以在火星和木星之間安全地容納另一顆行星，答案似乎是響亮的“不”
凱恩在推特上寫道:“如果你是一個系外行星人，發現瓶子里有一個精靈，請不要希望太陽系有一個超級地球。”"你可能會不小心動搖太陽系！"
這項研究發表在2月28日的《行星科學雜志》上。
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