行星的行星盤原來具有保護其衛星的作用，為什麼地球沒有行星盤？

2020-08-25 宇宙科學室

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大家都知道地球是太陽系中唯一一個存在生命且有一個衛星的行星，除了地球自然且唯一的衛星（月球）外，太陽系還之中還有著其他的行星的衛星。實際上，僅僅木星就擁有79顆已知的自然衛星，而土星擁有所有天文物體中最廣為人知的眾多衛星，它有82顆自然衛星。

天文學家認為，從最長的時間來看，衛星是由圍繞母行星的外行星盤形成的，衛星和行星彼此並排。但是，科學家進行了多次數值模擬，結果表明該理論存在缺陷。而且，這些模擬的結果與我們在整個太陽系中看到的不一致。值得慶幸的是，一組國外的研究人員（日本）最近進行了一系列模擬，得出了一個更好的模型，通過此模型，研究人員們得出了氣體和塵埃盤如何形成我們今天看到的各種月球或者說衛星系統的結果。

在木星，土星等行星周圍，土衛六等大型衛星與數個較小的衛星和數百個微小的衛星配對。木星和天王星的情況也一樣，它們有少量大型衛星，佔系統質量的大部分，相比之下，其餘的衛星很小甚至更小，而這些示例均與先前的月球形成模型所顯示的不一致。

人造衛星圍繞巨大的氣體行星形成，而行星本身仍圍繞恆星形成

名古屋大學和日本國立天文臺（NAOJ）的助理教授分別解決了這一差距，並提出了一種新的月球形成模型，該模型結合了在冰原行星盤中基於不同程度灰塵和不同溫度的更現實的溫度分布。

然後，他們對該模型進行了一系列模擬，其中考慮了來自行星盤氣體的壓力以及其他衛星的引力會產生的影響。根據他們的模擬，由研究人員開發的模型允許開發由單個大衛星控制的衛星系統，這種衛星系統正如太陽系中的土衛六和土星中所看到的那樣。

此外，他們發現，在行星的行星盤上的塵埃會形成一個「安全區」，隨著行星系統的發展，該「安全區」將阻止大衛星落入行星。發生這種情況的情況（如下所示）包括四個步驟，其中四分之三發生在研究人員所構建出的模擬中。

模擬單個衛星形成的場景

在上圖中的第一步中，包含氣體和灰塵的行星盤在形成時圍繞行星旋轉，固體物質凝結在磁碟中。在第二步中，行星盤的固體成分增長到外行星盤中衛星的大小。在第三階段，由於行星盤中氣體的影響，這些衛星的軌道逐漸變化。

從這一點開始，許多衛星在其軌道上靠近其圍繞的行星，並最終落入該行星。同時，在「安全區」內運行的大型衛星能夠保持其與行星的距離。在第四個階段也就是最後一個階段，行星盤中的氣體消散，在「安全區」中倖存的衛星保持在穩定的軌道上。

這個模型的建造者和研究者們表示，它們首次證明了一個只有一個大型衛星圍繞一個巨大行星的系統可以形成，而這也是了解泰坦星起源的重要裡程碑。

但是，當涉及太陽系中的土衛六和其他行星系統時，該模型也存在局限性，所有的這些都與太陽系行星一起形成於數十億年前。從好的方面來說，它可能對正在研究仍在形成過程中的系外行星系統的天文學家來說非常有用。

雖然得到了這個可以最新行星系統的模型，但是研究者們還是很難檢查出土衛六（泰坦星）是否真的經歷了這個過程。我們的情景可以通過研究太陽系外行星周圍的衛星來驗證。如果發現許多單一系外行星外顯子系統，則此類系統的形成機制將成為熱點。這項研究描述了他們的發現，名為「 圍繞「天然氣巨星」的單月系統的形成 」，最近發表在《天文學與天體物理學》雜誌上。

確實一顆行星的衛星它的形成是一種謎，正如月球一樣，有人說月球是從地球上剝離出來的，有人說月球是一個小行星撞擊地球後與地球上的物質結合所形成的，更有甚者說月球是系外高等文明建造的一顆中空球體，用來監視人類。

當然，目前為止，最服眾的兩種說法就是前兩者，即從「地球上剝離出來的球體」和「小行星撞擊地球與地球上的物質結合形成的球體」這兩種說法。想要搞清楚除了月球之外其他行星的衛星的形成之謎，研究者們還需要走很長的一段路，不過這一天總會到來，讓我們靜待這一天的到來！閒聊之餘，大家亦可以看看劉大大的科幻小說《三體》，看一看劉大大的腦洞，也可以思考一下人類目前的科學與技術！

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