海王星




天王星

冥王星被開出九大行星似乎並沒有改變太陽系的「命途多舛」。美國科學家的一項最新研究表明，太陽系歷史上的行星排序並非現在的樣子。在40億年前的太陽系演化早期，天王星和海王星的軌道位置順序很可能是反過來的。相關論文發表在12月10日最新一期的《天體物理學雜誌》上。

進行該項研究的是美國亞利桑那州立大學的Steve Desch，他得出這一結論的依據是太陽星雲(凝聚成太陽和行星的灰塵和氣體雲盤)的表面密度。

太陽星雲原行星盤的表面密度是天文學家研究行星及其物質生長速度的基本量。由於目前直接觀測遙遠的原行星盤非常困難，近30年來，天文學家一直用估測的表面密度，也就是所謂的「下限質量太陽星雲」。它的原理十分簡單，就是將太陽系每顆行星的岩石成分加上符合太陽組成的氫和氦所得到的總質量，分散到各個行星的軌道區域上去。這種方法能夠較好地預測原行星盤的質量，但得到的表面密度會比實際低，並且這些物質質量形成行星的速度也會比實際上慢。

Desch表示，現行的模型並不太完美。比如，根據各個行星的組成和大小，現行模型認為木星應該需要數百萬年的時間才能形成，天王星和海王星則需要好幾十億年，而實際上太陽系還沒有那麼古老。

正因如此，Desch在研究中利用了所謂的Nice模型，它基於長期以來人們對歷史上行星軌道的數值計算。該模型通過假定巨行星的形成位置比當前的情況更加接近，從而較好地解釋了木星、土星、天王星、海王星以及更遠的庫珀帶的一些方面，比如，它認為海王星形成時的軌道半徑只有現在的一半。

顯然，Nice模型所描述的太陽系質量分佈比「下限質量太陽星雲」要更加緊湊。通過將總質量分佈到Nice模型預測的行星原始軌道上，Desch發現，隨著距離太陽的遠度增加，除了在距太陽較遠的某處密度會劇烈下降，太陽星雲的表面密度平穩變化。儘管這一改變只有行星質量的百分之幾，但只有天王星和海王星確實易位過才能發生。Desch說，「除非海王星在形成時比天王星距太陽更近，要不然無法得到完全平滑的變化曲線。」

新的發現具有重要意義。首先，太陽星雲的表面密度比之前科學家認為的要高得多。這樣的話，天王星和海王星就能夠較快形成而且距離較近，只需要1000萬年左右。此外，Desch認為，當時離太陽很遠的區域物質密度之所以會降得很低，應該是由於太陽周邊恆星的紫外線輻射造成的「光蒸發」，而這一點並沒有引起天文學家的足夠重視。

Desch表示：「新的研究提醒人們，太陽系是一個動態的地方。在它的最初6.5億年裡，海王星要比天王星更加接近太陽，這種與我們熟知的截然不同的情況佔了目前整個太陽系歷史的15%。」