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如果木星的轨道变得更奇怪,实际上会让地球更适合居住

放大字体  缩小字体 2022-10-21 15:55  浏览次数:

地球不仅宜居,而且异常宜居。对于一颗离太阳如此之近的行星来说,它相当潮湿,地质活动频繁,轨道稳定,正如我们所知,这些都是生命存在的必要条件。但也有次要的优势,比如不会经常被大型小行星撞击,旋转轴相当稳定。这在一定程度上要归功于木星。这颗巨大的行星帮助清除了太阳系中的小行星碎片,并可能帮助稳定了内行星的轨道。所以生活是美好的。但一项新的研究表明,如果木星有不同的轨道,生命可能会更好。

这项研究观察了木星在一段时间内对地球轨道和轴倾角的影响。这两个因素都是影响天气和气候的重要因素。例如,地球有一个非常圆的轨道。用数学术语来说,轨道的形状是由它的偏心度来测量的。当e = 0时,轨道为正圆,轨道越椭圆,e越接近1。地球轨道的e = 0.017。这意味着地球在不到半年的时间里离太阳稍微近一点,在一半多一点的时间里离太阳稍微远一点。这是因为地球离太阳越近,其运行速度就越快。


不同轨道的离心率。图片来源:维基百科用户Phoenix7777

在这一点上,敏锐的读者会急切地指出,这一怪癖并不是我们有季节的原因,他们多半是对的。我们的四季是由地球的地轴倾斜造成的,目前地轴倾斜约为23.4度。由于这种倾斜,夏天太阳更高,冬天天空更低。当然,当北半球是夏天的时候,南半球就是冬天。

有趣的是,对于北半球来说,地球离太阳稍远的时候就是夏天,这意味着北半球的夏天只比南半球的夏天略长。由于地球上更多的陆地位于北半球,这意味着地球比圆形轨道更适合居住。它不会影响我们的日常生活,但它确实在地质尺度上发挥作用。


轨道偏心和轴倾斜如何影响季节。图片来源:Vervoort等

随着时间的推移,地球的轴向倾斜发生了轻微的变化,带来了更极端或更温和的冬天。地轴也随着时间推移而前进,这意味着它相对于地球轨道椭圆形状的方向也会改变。所有这些因素构成了所谓的米兰科维奇循环。这是一种测量地球地表接收到的总热量的方法,被称为日照。数千年来都在变化。一万二千年前,在人类文明的开端,隔绝度非常高,给了我们一个特别愉快的世界。目前,这一数值略低,如果没有全球变暖的影响,我们将处于一个凉爽的时期。


米兰科维奇周期引起的日晒变化。来源:维基百科

米兰科维奇周期的一部分是由于木星的轻微引力牵引。但由于木星也有一个圆形轨道(e = 0.048),这不是一个重要的因素。在最近的这项研究中,该团队创建了木星轨道偏心率更高的模拟太阳系。他们认为一个更古怪的木星会让地球不适合居住,但他们惊讶地发现,它实际上让事情变得更好。由于木星的引力作用增强,地球表面将会有更好的日晒,因此地球上更多的陆地将会在一个温和的范围内。

这对其他恒星系统中可能宜居的世界有很大的影响。虽然我们倾向于关注一个世界是否在宜居带内,但这只是一个真正宜居世界的第一个要求。其他因素,如日晒,取决于系统中是否存在其他行星。两个世界之间有一种引力之舞,可以决定一个星球是否有生命存在。

参考文献:Vervoort, Pam,等。系统架构与行星倾角:对长期可居住性的影响天文学期刊164.4(2022):130。


资讯来源:http://www.fdden.com/news/73662/

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