行星V

行星V 是一顆由美國太空總署的科學家約翰·錢伯斯（英語：John Chambers (scientist)）和傑克·利斯奧爾（英語：Jack J. Lissauer）假設存在於火星和小行星帶之間的行星。他們在2002年3月11日至15日之間舉辦的第33屆月球與行星科學大會上提出了這個假說。

他們認為，40億年前，有一顆類地行星沿着一個離心率較高且不穩定的軌道圍繞太陽運行。他們把這顆行星命名為行星V，並且認為這顆行星的消失和冥古宙的後期重轟炸期有關。^[1] ^[2]

假說[編輯]

行星V假設認為，行星形成時代產生了5顆類地行星。行星V一開始位於火星和小行星帶之間的低離心率軌道上運行，半長軸在1.8至1.9AU之間。雖然壽命很長，但在6億年的尺度上不穩定。最終，其他內行星的擾動使行星V進入了高離心率軌道，越過了內小行星帶。與行星V近距離相遇後，小行星被拋到穿越火星軌道和軌道共振的位置上，很多穿越了地球軌道，暫時提高了月球受撞擊率。這過程一直持續到行星V消失，可能是在進入ν₆長期共振後撞擊了太陽。^[3]

測試與結果[編輯]

作為對假說的初步測試，錢伯斯和利斯奧爾進行了36次計算機模擬，使用各種參數確定行星V的初始軌道和質量對太陽系的影響。結果發現，當行星V的初始半長軸從1.8AU增加到1.9AU時，行星V消失的平均時間從1億年增加到4億年。在質量為0.25倍火星的情形下，與當前太陽系一致的結果最常見；質量較大的行星V往往會導致行星間碰撞。總的來說，有三分之一的模擬可認為是成功的：行星V移動而沒有撞到別的行星。對月球撞擊率的測試增加了測試粒子，行星V進入內小行星帶後，地球交叉軌道上的粒子數下降後又增加，這種模式與LHB一致。這些結果在第33屆月球與行星科學大會上做了介紹.^[3]

錢伯斯發表在《伊卡洛斯》（2007）的文章中，報告了96次模擬結果。在四分之一的模擬中，行星V被拋出太陽系或撞擊太陽，沒有與其他內行星碰撞。行星V的質量小於火星的0.25倍時這種情形最常見。其他模擬則不成功，行星V或者經歷10億年倖存下來，或者與內行星發生了碰撞。^[4]

Ramon Brasser、Alessandro Morbidelli (2011)對行星V假說進行了研究，他們計算出，要產生LHB的撞擊，行星V必須清除95%的轟炸前主小行星帶或98%的內小行星帶（半長軸小於2.5AU）。研究發現，要使質量為0.5倍火星的行星V清除95%的主小行星帶，要在穿越整個小行星帶的軌道上停留3億年，這不見於任何模擬；行星V通常會進入穿越地球的軌道，因此之前的動態壽命很短。在百分之幾的模擬中，行星V在小行星帶停留的時間足夠長，產生了LHB；但從內小行星帶產生LHB需要其初始質量是其他小行星帶的4–13倍、軌道密度是10–24倍。^[5]

Brasser & Morbidelli還研究了行星V擾亂類地行星之間的假想小行星帶而導致LHB的假說。作者指出，由於目前沒有觀測到其殘餘，對假說造成了很大限制，要求小行星帶在行星V之前就耗盡了99.99%。雖然在金星-地球帶的模擬中有66%符合目前的太陽系情況，但在地球-火星帶的模擬中，穩定性較高以至不存在這種情況。Morbidelli & Brasser總結說，地球-火星帶不太可能包含大量星群。行星V雖然可通過破壞大質量的金星-地球帶單獨產生LHB，但行星形成模型中沒有產生這些帶的顯著差異。^[5]

替代版本[編輯]

最近有人提出，行星V撞擊了火星，形成了北半球盆地，作為晚期重轟炸期的一種解釋。這種撞擊碎片的大小分佈與小行星帶不同，大天體的比例較小，因此巨型撞擊盆地的數量相對於隕石坑的數量較少。^[6]^[7]

參見[編輯]

參考文獻[編輯]

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