在太阳系中,最重要的混沌驱动者是木星和土星,因为它们是质量最大、体积最大的两颗行星。 附: 木星土星“合谋”祸事 吉尔和同事们考虑了这样一种可能性:“某种情况”或许就是太阳光和从太阳吹来的、由亚原子粒子组成的太阳风引发太空压力起伏。 在数亿年的过程中,这两者的合力可能对土星轨道产生明显作用。他们猜测,太阳的可变性或许使土星的“半长径”(土星围绕太阳运转的椭圆轨道周长的某种量度)偏离0.1%。吉尔说:“我们认为,这种情况完全讲得通。” 为了弄清土星半长径的变化会对木-土系产生什么影响,吉尔和同事们使用了“数字太阳系仪”。这是一种特制的计算机,可模拟木星和土星在共同重力作用下的运动。吉尔等人还把木星和土星的公转比值考虑进来。 木星每围绕太阳运转大约5圈,土星则围绕太阳运转大约2圈。如果其公转比是严格的5:2,那么理论上这两颗行星的重力对太阳系中其他天体的共同作用将每10年达到最大值。也就是说,当这两颗行星在太阳同侧并彼此靠近的时候,它们重力的共同作用最大。但是,由于这种5:2的“共振”并不精确,因此这两颗行星实际上每过1000年至2000年才会在太阳同侧排成一条直线。吉尔说:“这意味着木星和土星对太阳系中其他天体的作用每隔1000多年就会达到顶峰。” 利用计算机模拟太阳系演变图景的研究人员此前一直认为,这种影响无足轻重。他们猜测,经过漫长的岁月,木-土系的影响就会“达到平衡”。吉尔说:“但我们有一种直觉,情况并不是这样。”吉尔和同事们在使用数字太阳系仪时考虑了这种影响。他们发现,随着土星半长径的变化,木-土系的运行方式就会一会儿规则,一会儿混乱。他说:“这个系统每隔几千万年就会陷入混乱。” 恐龙遭遇的天文大混沌 吉尔最重要的发现是,多种多样的模拟(在这些模拟中,土星的半长径可以变化)都显示,距今约6500万年以前曾突然出现一次天文大混沌。吉尔说:“这一混乱现象出现的时间与白垩纪和第三世之交达到惊人的吻合——正是在这一时期恐龙灭绝了。” 吉尔说,到目前为止还无法判断这场混沌持续的时间。但是,研究这种混乱现象对太阳系其他天体(特别是小行星)的影响却是可能的。 无数大小各异的小行星在木星和火星之间的轨道上绕着太阳旋转。吉尔和同事们通过计算机模拟发现,木-土系陷入混沌状态时,小行星会受到多种影响。吉尔说:“最重要的影响是,小行星轨道的半长径出现突变,这最终会导致小行星带中的天体向外喷发。”在这些天体中,有些很可能撞入地球。 模拟试验展现出来的情况相当复杂。有些小行星的半长径变化幅度较小,有些则较大。有些小行星的轨道会缩小,有些则会扩大。吉尔说:“很多小行星的运行轨道可能会忽大忽小。” 关键的一点是,那些轨道拉长的天体最终可能会受到其他行星重力的影响而脱离小行星带。“它们从小行星带弹射出去,有些天体的轨道可能与地球轨道相交。”吉尔说,6500万年以前或许就发生了这种情况。“木-土系突然陷入混乱,产生一群轨道与地球轨道相交的小行星。其中一颗撞入中美洲附近的海域,由此产生的冲击使恐龙灭绝。” |
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