近日，天文學家發現，太陽系中由引力相互作用產生的隱形結構形成了一個「太空高速公路」網絡。這些通道使物體能夠在太空中快速移動，並可用於空間探索以及彗星和小行星的研究。
這項發現來自塞爾維亞貝爾格勒天文臺。研究人員通過對觀測數據和模擬數據進行分析，發現這些「宇宙高速公路」由一系列相互連接的拱形結構組成。
這些拱形結構被稱為空間歧管(spacemanifolds)，每顆行星都會產生自己的流形，共同創造出研究人員稱之為「真正的天體高速公路」。
這個快速通道可以在幾十年內將物體從木星運送到海王星，而不是通常需要的幾十萬到幾百萬年的更長時間。
在太空中尋找這種無形結構並不容易，但通過觀察某些物體，尤其是彗星和小行星的運動方式可以提供有用的線索。
研究人員選擇了木星周邊的彗星群和位於木星和海王星之間的半人馬座。當海王星軌道物體通過半人馬類過渡到木星彗星群時，時間跨度可以從10000年到10億年不等。
此前一篇名為「29P/Schwassmann–Wachmann 1， A Centaur in the Gateway to the Jupiter-family Comets」的論文顯示，在這兩者之間存在一個通道，所需時間要少得多。
這篇論文沒有提到拉格朗日點，但眾所周知，這些重力相對穩定的區域是由兩個軌道物體之間的相互作用產生的，可以產生引力場。
就此，貝爾格勒天文臺的研究人員展開調查，他們使用了一種叫做快速李雅普諾夫指數(FLI)的工具。該指數表示相空間相鄰軌跡的平均指數發散率的數值特徵，是用於識別混沌運動若干數值的特徵之一。
由於太陽系中的混沌與穩定和不穩定流形的存在有關，在短時間尺度上，FLI可以捕捉到它所應用的動力學模型的穩定和不穩定流形的蹤跡。
研究人員收集了太陽係數百萬軌道的數據，並計算了這些軌道如何與已知的流形相匹配，模擬了從金星到海王星的七顆主要行星產生的擾動。
分析發現，隨著距離太陽越來越遠，最突出的拱形與木星相連；最強的是拉格朗日點流形。使用測試粒子模擬與木星的近距離接觸，這些粒子都經過了木星的第一和第二拉格朗日點附近。
木星的這種巨大影響力並不足為奇。除了太陽，木星是太陽系中最大的物體。但是研究人員發現，在與它們的軌道周期相稱的時間尺度上，所有的行星都會產生相同的結構。
研究人員在論文中表示：「對已發現的相空間(phase-space)結構進行更詳細的定量研究……可以更深入地了解兩個小天體帶和地球區域之間的輸運。」
這一新的認識可以幫助我們更好地理解彗星和小行星是如何圍繞太陽系內部運動的，以及它們對地球的潛在威脅；當然可能會對未來太陽系探索任務帶來諸多好處。
（文章來源：前瞻網）