太陽系為何如此特別 行星大小相差懸殊

太陽系中,行星大小比例相差懸殊:突然從地球變大為海王星的大小。(圖片來源:維基百科)
太陽系中,行星大小比例相差懸殊:突然從地球變大為海王星的大小。(圖片來源:維基百科)

【記者張秉開/綜合報導】
近年來,隨著對其他恆星系的觀測和對比,天文學家發現,太陽系非常特殊,在地球和海王星之間,行星的大小相差非常懸殊,沒有中間的漸變,這個太陽系僅有的現象讓科學家感到神秘莫測。

據《富比士》專欄作家、天文物理學者席格(Ethan Siegel)近日撰文,隨著美國航太總署的新視野號探測器對冥王星的觀察,人們對我們生存的太陽系有了更多的了解和認識。

當科學家透過新視野看到那遙遠的冥王星時,那個星球的斑斑點點圖像讓他們展開各類的聯想和分析,這幾十億公里遠的冰和岩石所構成的星球是怎樣形成的呢?

太陽系行星可分為大小兩類


我們有四顆岩石內行星,分別為水星、金星、地球和火星;一個行星帶,其中含幾千顆小行星,但是質量的總和少於月亮;四顆巨型氣體行星,分別為木星、土星、天王星和海王星,而它們卻都有自己的衛星、星環以及氫氦大氣層。而最遠的冥王星也是最小的,位於臨近冰碎片與殘骸構成的古柏帶和歐特雲的位置。

從大小的角度,來比較各個行星,發現一個有趣現象:在太陽系中,木星質量是最大的,其質量是其他八顆行星的總和的二倍還多;土星稍小,體積小於木星三分之一;但是,其他的行星更小,天王星或海王星不過是土星的五分之一。而從海王星到開始,行星突然變小,一下子變成地球大小(地球只有海王星的十五分之一大)。其餘的金星和地球差不多,然後逐漸變小到火星、水星及冥王星最小。

也就是說,太陽系中的行星存在質量和大小比例相差很懸殊的現象。也許,你會認為,這沒什麼值得大驚小怪的,太陽系就是那樣的。
太陽系的主要組成為冥王星、海王星、天王星、土星、木星、火星、地球、金星、水星、小行星帶以及太陽。(圖片來源:維基百科)太陽系的主要組成為冥王星、海王星、天王星、土星、木星、火星、地球、金星、水星、小行星帶以及太陽。(圖片來源:維基百科)
可是,放眼宇宙,我們對比一下其他的恆星系,發現問題不是那麼簡單。最近25年來,天文學觀測到幾千個類似太陽系的恆星系,並推測出每個恆星系的質量和尺度範圍,因此科學家第一次對各種恆星系做了對比,發現太陽系很特殊,和其他的都不同。

換句話說,與其他的恆星系相比較,太陽系中的行星不像其他星系,大小比例相當或者大小變化有次序,逐漸地變大或變小。

沒有漸變 突顯地球


當然,恆星間存在差異。有的星系只含有類似木星的巨型氣體行星;有的含有距離恆星很近的行星,似乎全都是水星圍繞著太陽一樣;有的只含有兩顆、三顆或五顆行星;有的位於適居帶,其中含有類似地球大小的行星。

有趣的問題來了:宇宙中普遍存在的一種現象是,恆星系中普遍存在地球和海王星大小之間的行星,即超級地球或迷你海王星,而且這樣的星體周圍都有一個氫氦大氣層。
對比其他的恆星系,太陽系非常特殊,沒有超級地球或迷你海王星。(圖片來源:PHL @ UPR Arecibo)對比其他的恆星系,太陽系非常特殊,沒有超級地球或迷你海王星。(圖片來源:PHL @ UPR Arecibo)
但是,最讓人困惑的是:太陽系中卻不存在這種普遍現象。太陽系中沒有一顆這樣的星球,這是讓人不可思議的現象。

宇宙這樣的龐大,在無數的恆星系中所形成的各種各樣的行星,只有太陽系沒有那種超級地球或迷你海王星。從機率上分析,對於太陽系來說,這種機會應該不是零。而我們需要面對的事實是,太陽系中,行星的大小突然從地球的尺寸增大十五倍以上,變成海王星大小,中間沒有漸變和過度。

是否顯示人類非常特殊?


報導說,科學家只能這樣推測,太陽系在形成的時候,晚形成的行星也就是年輕行星變成目前的木星之類的氣體星體,而那些本應該形成超級地球或迷你海王星的物質因為重力的原因,被推向遠離太陽的位置,因此沒有來得及形成像其他恆星系中常見的超級地球或迷你海王星。
太陽系的特殊性是否顯示,居住在地球上的人類等生命是非常獨特的存在?(圖片來源:NASA)太陽系的特殊性是否顯示,居住在地球上的人類等生命是非常獨特的存在?(圖片來源:NASA)
而且那些遠離太陽的物質,或者被其他的行星「清理」出太陽系,或者被吸收消化掉。因此,在類似其他太陽系中存在超級地球或迷你海王星的位置,太陽系中空空如也,只有地球和金星存在那裡。

科學家還猜想,也可能那些超級地球曾經存在,但是發生了爆炸,所以造成我們現在看到的樣子。

總之,太陽系非常獨特,在地球和海王星大小之間的星球,似乎沒有什麼過度尺寸的星球,因此,地球顯得那樣的特別。

這是否顯示,居住在地球上的人類等生命是非常獨特的存在?這既讓我們感到困惑,也有一種慶幸——我們人類在宇宙中是這麼的特殊。
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2015年05月26日 | 9年前
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