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2013 年 7 月 26 日

太陽系的前世今生 (207):太陽系的形成和演化 ─ 後期重撞擊 (Late Heavy Bombardment)

影像提供 : Timwether
文字提供 : 陳輝樺 (NMNS )  

說明 : 巨大行星 (Giant Planets,如太陽系裡的 木星 土星 類木行星) 的 形成 與其 行星遷移 , 對於類地行星 (Terrestrial Planets,如 地球) 與月球的演化及生物的初現會有何影響? 1970 年代中期,Fouad Tera, Dimitri A. Papanastassiou 及美國地質學家傑拉爾德•約瑟夫•沃塞伯格Gerald J. Wasserburg,1927.3.25. ─) 發現地球隕擊熔岩測年介乎 38 ~ 41 億年前,而隨著阿波羅月球登陸計畫探索發現, 阿波羅 15 號 (Apollo 15)、 阿波羅 16 號 (Apollo 16)及 阿波羅 17 號 (Apollo 17) 在月面上登陸地點 的採集隕擊熔岩放射性測年 (radiometric ages),大部份隕擊熔岩都相信是因小行星或彗星撞擊, 且係在 39 億年前月球受到密集轟炸的紀錄,稱之為「後期重撞擊」 (Late Heavy Bombardment) 或「月球災難」(lunar cataclysm)。這個事件的證據主要是基於月球的測年結果,大部份隕擊熔岩都是在一段短時間內出現。有很多的假說都在解釋進入太陽系內側的小行星或彗星碎片的成因 。在後期重轟炸期理論出現前,一般假設地球在約 38 億年前是處於融化態。 在全球所有已知最古老的岩石都可以追溯至此年代,但就卻未能發現更早期的岩石,彷彿這個年代就是一個「分水嶺」。 由於沒有更早的岩石被發現,一般都假設地球是處於融化態,並為早期的冥古宙 (Hadean eons) 及後來的太古宙 (Archean eons) 定下界線。

           為探討後期重轟炸期成因而進行了一連串模擬,初始由類木行星緊密穩定分佈的 太陽系 (Solar system)開始,且假設存在著豐富的 海王星外天體 Trans-Neptunian objectTNOs)。 這些游離的海王星外天體類木行星互相影響,使類木行星每約數億年移位一次。木星估計會 移近太陽、而其他的行星則向外移,當木星及土星的軌道共振達至 1 : 2 時,太陽系會呈現極度的不穩定, 引發太陽系外部快速的重新分佈至更闊的區域。當它們移位後,在 小行星帶 (Asteroid belt) 庫柏帶 (Kuiper belt) 之間會出現共振,這種共振會增加星體的偏心率,讓它們進入太陽系內部並撞擊類地行星。 然而, 美國行星科學家 哈羅德•利維森 (Harold F. Levison,1959.3.1.─)與他的研究團隊另外指出,太陽系外側低密度會大大減慢了行星的形成,根據早期微行星的模擬,最外圍的行星如天王星 (Uranus) 和 海王星 (Neptune) 經過了幾十億年才形成,這些外側行星的遲緩形成也可能成為了後期重轟炸期的原因。另一個可能成因是所謂的第五行星模擬,指一顆存在於火星軌道及小行星帶之間較火星 (Mars)小的第五行星,因它的軌道不穩而在後期重撞擊瓦解,開始將小行星拋擲及撞擊內側行星。

明日主題 : 太陽系的前世今生 (208):太陽系的形成和演化 ─ 後期重撞擊之後
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