新模拟显示地球或许并非宇宙中的意外

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🌍 地球并非宇宙偶然?模拟研究揭示类地行星自然诞生之谜

——从随机初始条件出发,太阳系演化竟可自然生成地球

这幅艺术想象图展示了温带行星罗斯128b,其红矮星母恒星在背景中。这颗距离地球仅11光年的行星是由一个使用欧洲南方天文台(ESO)独特的行星搜寻仪器HARPS的团队发现的。图片来源:欧洲南方天文台(ESO)M。科恩梅瑟

罗斯128b艺术想象图

从不同初始条件出发的太阳系模拟表明,类地行星可在行星形成过程中自然产生。

行星系统计算机模拟图

行星系统的计算机模拟如今可以从数千种不同的初始条件开始,让研究人员在不预设最终结果的情况下探索行星可能的形成过程。在过去几十年里,这些模型已从相对简单的近似模拟发展为更为复杂精密的模拟。

起源会议模拟展示图

在最近于巴黎举行的起源会议上,纳德尔哈格希普尔展示了一系列模拟,旨在重建我们的太阳系可能是如何形成的,且在模型中并未预先设定其熟悉的行星排列方式。

夏高伊普尔模拟成果图

夏高伊普尔是夏威夷大学马诺阿分校的行星科学家,他说这些模型不同于以前的方法,因为它们从许多随机设定的初始条件开始,并让物理法则决定每个系统如何发展。这种方法产生了更广泛的可能结果,而不是将模拟导向科学家已经了解的太阳系。

模拟启动界面图

以一种特定方式进行类地行星形成研究大约三十年后,我们意识到,过去所做的建模存在诸多局限性,无法再继续推进了。哈吉希普尔在巴黎对我说。

模拟起点图

✨ 模拟在没有预设太阳系的情况下启动

哈格希普尔在他的起源会议论文中写道,对于宜居行星的形成而言,最可行的环境是一个固体物质呈非均匀分布的原行星盘,这种环境是从恒星星云的演化中自然形成的,且不依赖任何特定假设。哈格希普尔写道:我们针对星子和行星胚胎的各种分布情况,对类地行星形成的后期阶段进行了超过1000次模拟。

地球全景图

地球全景。图片来源:哈里森施密特阿波罗17号

正如哈格希普尔所指出的,没人知道我们太阳系的确切起点,也不清楚不同大小的随机天体在最初的原行星盘中是如何分布的。

所以,我们必须回到起点,从头开始,让行星形成的物理过程主导并推动我们前进。哈格希普尔说。也就是说,不要受我们对太阳系已有的认知影响,他说道。

🌍 地球在模拟中自然形成

哈格希普尔及其同事发现,地球在一个地日距离(即一个天文单位)处形成是我们太阳系演化的自然结果。

哈格希普尔说:我们发现,金星大约有28%的时间会出现并保持其轨道运行,有时处于恒星的宜居带内,有时则稍微超出宜居带。他还表示,火星多次以小天体的形式出现在目前火星轨道附近。

哈格希普尔谈论新模型

哈格希普尔谈论太阳系的新模型。来源:布鲁斯多尔米尼

哈吉波乌尔及其同事的模型随后模拟了这些假设行星体之间的相互作用。此前,这样的模拟有时需要运行六到八个月;如今,在当前的笔记本电脑上,六到八周内就能完成。

哈格希普尔表示,即使初始条件出现微小变化,也可能对给定太阳系的最终状态产生巨大影响。

🌱 行星形成过程可为搜寻生命提供指引

哈吉普尔说,生命诞生之后(我们不知道是如何诞生的,也永远无法知晓),生命开始分化出不同的分支,这样它才能与地球的演化保持同步。

哈格希普尔说,考虑到类太阳恒星宜居带内地球大小的行星(包括小型超级地球)很常见,认为地球生命普遍存在是完全合乎逻辑的。

但是我们能探测到其他太阳系周围的生命吗?

哈格希普尔表示,在其他行星上寻找生命是一件非常复杂的事情,我们的技术还未达到那个水平。但他称,这类研究将让我们能够了解像地球这样的行星的特征,以及促成其形成并使其宜居的物理过程。

✅ 没有理由认为我们的地球是个偶然现象

改编自最初发表于《今日宇宙》的一篇文章。

📌 相关知识

地球是太阳系八大行星之一,是人类赖以生存的家园。它有着广阔的陆地和浩瀚的海洋,大气层为生命提供保护。地球充满多样生态系统,孕育了丰富的生物种类。历经数十亿年演化,它见证无数变迁,至今仍在持续发展变化着。

BY: Bruce Dorminey, Universe Today

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参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.原文来自: https://scitechdaily.com/earth-may-not-be-a-cosmic-fluke-new-simulations-suggest/

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