北京時間 10 月 26 日消息，據(jù)國外媒體報道，在太陽系中探測到的星際天體引發(fā)了一個有趣的問題：太陽系有多少是由外來物質(zhì)構(gòu)成的？而新研究發(fā)現(xiàn)，答案是“少之又少”。
▲ 哈勃望遠鏡在 2019 年 10 月 12 日拍下了這張鮑里索夫彗星的照片
天文學(xué)家目前只探測到了兩位星際間來客：一位是 2017 年發(fā)現(xiàn)的、難以分類的“奧陌陌”；另一位是此后不久發(fā)現(xiàn)的彗星鮑里索夫。這兩個天體在空曠的星際之間往往需要飛行數(shù)萬年之久，相比之下，它們在太陽系里待的時間相對較短，只有幾年而已。
它們的來訪讓人們不禁思考，有多少個這樣的星際天體正在從銀河系中穿過呢？如果太陽系是由它們飛過時產(chǎn)生的碎片形成的，那么這個數(shù)字很可能多達成千上百萬億。但這個想法又引發(fā)了另一個問題：太陽系有多少成分是“本地物質(zhì)”，又有多少是由被捕獲的太空垃圾構(gòu)成的呢？
到目前為止，我們尚未探測到任何圍繞太陽旋轉(zhuǎn)的系外天體。最接近這一描述的只有由細小的塵埃碎片構(gòu)成的微流星體。但探測不到并不意味著它們不存在，也許真的有一些外來巖石蟄伏在暗影中。我們連小行星帶中大型石塊的分布都還沒有弄清楚，更別提太陽系外層的柯伊伯帶了，后者要遙遠得多，觀測難度自然也大得多。
但若想在這些石塊中逐塊尋找外來小行星或彗星，將是個極其痛苦而緩慢的過程。如果我們不知道外來巖石的出現(xiàn)概率，難度更是無法想象。
是去是留？
在一項發(fā)表在論文預(yù)印網(wǎng)站 arXiv 上、且已經(jīng)由《行星科學(xué)期刊》接收的新研究中，研究人員試圖對被捕獲進入太陽系的星際間天體數(shù)量進行估測，并監(jiān)測它們在太陽系中停留的時長。
研究人員開展了大量計算機模擬。他們研究了 276691 個從各種方向、以各種速度進入太陽系的天體的行為，然后對這些模擬天體過去 10 億年間的演化過程展開追溯。
他們發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)星際間天體在太陽系里都不會存活太久。如果它們進入木星軌道以內(nèi)、開始圍繞太陽旋轉(zhuǎn)，就很可能與木星“近距離接觸”，結(jié)果要么被木星吞食，要么被甩出太陽系。而如果外來天體的軌道平面接近其它行星，也有可能在這些太陽系原始成員的引力合并作用下，被甩出太陽系。
雖然有些外來天體在太陽系里成功停留了數(shù)百萬年，但也也并不意味著它們就在這里定居了。當它們被太陽捕獲時，它們的軌道往往又細又長。我們可能要讓這些天體沿著軌道轉(zhuǎn)上好幾圈，才能看清它們是否會在這里長期生活下去，一百萬年就這么過去了。
最后的結(jié)論是，外來天體很難在太陽系中長時間停留下去。在超過 27 萬個模擬天體中，只有 13 個停留了 5 億年以上，超過 10 億年的更是僅有 3 個而已。
披著羊皮的狼
既然我們已經(jīng)得出了“外來天體在太陽系中待不長”的結(jié)論，還剩下另一個問題還沒有解決：有多少天體正在從太陽系中穿過。如果這個數(shù)字很大，那么盡管“存活率”不高，太陽系中仍然會充滿星際來客。
以下估測有點推斷的成分在里面，因為它主要基于行星形成模型、以及從“奧陌陌”和鮑里索夫彗星身上搜集到的極其有限的信息。
太陽開始成形時是被圍嵌在一個巨大的恒星星團中的。由于太陽當時離其它正在形成的恒星（以及行星系）很近，捕捉到外來物質(zhì)的幾率比現(xiàn)在大得多。研究人員估測，太陽在誕生期捕獲的天體質(zhì)量相當于地球的 1000 分之一，可以形成六顆像矮行星谷神星那么大的小行星。而在太陽系誕生后的數(shù)十億年間，每年都會遇到幾顆像“奧陌陌”和鮑里索夫彗星這樣的外來天體。
總的結(jié)論是，太陽系中不會有許多外來物質(zhì)。據(jù)研究人員估算，太陽系在形成期從外來天體身上捕獲的物質(zhì)質(zhì)量只有地球的 10 億分之一，在此之后捕獲的量還要再減少一千倍，勉強只夠形成一顆直徑 10 公里的小行星。
這一研究結(jié)果有兩大重要意義。首先，由于外來天體實在太過罕見，我們不需要花費精力去尋找它們；其次，認為生命可能源自它處、后被帶至地球上的“泛種論”其實站不住腳，因為能夠飛過星際空間、來到太陽系、進入穩(wěn)定軌道、然后撞上地球的物質(zhì)實在太少太少了。
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