行星是如何誕生的？太陽系又是如何演化的？近日，浙江大學發布該校物理學院研究員劉倍貝與法國波爾多大學教授雷蒙德、美國密歇根州立大學教授雅格布森共同提出的太陽系巨行星軌道演化新模型。這項成果在北京時間4月27日刊登於《自然》雜志，劉倍貝是論文的第一作者兼通訊作者，浙大物理學院為第一單位。

　　“今天我們所見太陽系的行星軌道，與太陽系‘童年’時期有很大不同。”劉倍貝說，追尋太陽系早期動力學不穩定的原因，是國內外學界非常關注的問題。

　　描述太陽系巨行星演化當前最流行的是Nice模型，該模型認為：軌道不穩定發生在太陽系誕生數億年之后，那時，原行星盤氣體耗散，巨行星與外部的星子盤相互作用不斷交換軌道能量，最終使得行星擺脫共振束縛並引發動力學不穩定。

　　劉倍貝團隊提出，可以用氣體盤的耗散來解釋行星軌道的演化，這是先前模型沒有考慮到的因素。“在氣體盤演化的晚期，太陽輻射的高能光子直射行星盤，形成的強勁光壓首先吹散了靠近太陽的氣體，行星盤內部出現了中空的結構。后續光壓由內向外逐步驅散盤中剩余氣體，行星盤質量伴隨著盤內邊界向外擴張而減小，這個過程被稱為行星盤的光致蒸發。”劉倍貝說，這時太陽就好比一個巨型吹風機，不斷“吹”走盤中的氣體。

　　“我們的研究表明，該過程導致的動力學不穩定緊隨著氣體盤耗散，在太陽系誕生后約500萬到1000萬年間發生。有別於Nice模型，我們的模型中巨行星軌道不穩定發生的時間更早。”劉倍貝說。

　　“我們能從月球隕石坑的年齡找到新的佐証。”劉倍貝介紹，巨行星動力學不穩定會打破太陽系原有的平靜，它們強大的引力擾動迫使周圍小天體不斷撞向其他行星和衛星，並在星體表面留下隕石坑。

　　劉倍貝說：“月球隕石坑有著廣泛的年齡分布，小行星撞擊事件隨時間自然衰減，這也與我們團隊提出的早期不穩定模型研究更自洽。”

　　此外，類地行星的軌道也支持劉倍貝團隊的“反彈”模型。根據觀測，原始地球形成於原行星盤階段，在太陽系誕生后3000萬至1億年間最終長成。如果不穩定發生在地球完全形成之前，巨行星軌道動蕩有概率觸發大碰撞事件，誘發原始地球與一個火星大小的天體相撞，逐漸形成現今的地月系統。

　　“而Nice模型所預期，不穩定發生在地球形成之后，地球就不能成為今天的地球。”劉倍貝說，“早期動力學不穩定更符合來自太陽系其他天體關於小行星撞擊時間的記錄。新模型也可以更好地解釋后續形成的類地行星的質量和軌道構型，這些均為其有別於傳統模型的優點。”

　　審稿人對這一研究評價稱：“該模型很可能是太陽系演化理論中缺失的成分，文章新穎且意義重大。”劉倍貝表示，未來團隊會進一步探究巨行星軌道演化對地球形成及其水起源的影響等問題。（記者 李劍平）

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