幾百年來(lái)，天文學(xué)家和物理學(xué)家一直在努力搞清楚太陽(yáng)系到底能“活多久”。而根據(jù)研究人員的最新模擬，考慮到各種重要影響因素，太陽(yáng)系的“壽命”要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于上世紀(jì)所預(yù)測(cè)的一百億億年。

加州大學(xué)洛杉磯分校的天文學(xué)家喬恩•津克(Jon Zink)和密歇根大學(xué)的天文學(xué)家康斯坦丁•巴蒂金(Konstantin Batygin)在新發(fā)表的論文中寫(xiě)道，“理解太陽(yáng)系的長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，是天體物理學(xué)最久遠(yuǎn)的追求之一。這可以追溯到物理學(xué)家艾薩克•牛頓(Isaac Newton)的時(shí)期，他推測(cè)行星之間的相互作用最終會(huì)導(dǎo)致太陽(yáng)系的不穩(wěn)定。”

但預(yù)測(cè)壽命比我們想象的更為復(fù)雜。

根據(jù)N體問(wèn)題(N-body problem)，參與動(dòng)力系統(tǒng)、相互作用的物體數(shù)量越多，系統(tǒng)變化越復(fù)雜，對(duì)其預(yù)測(cè)越困難。所以，由于這種復(fù)雜性，如果超出一定時(shí)間跨度對(duì)太陽(yáng)系天體的軌道進(jìn)行預(yù)測(cè)，這種預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性將難以保證。

天文學(xué)家在1999年曾做出預(yù)測(cè)，太陽(yáng)系至少需要一百億億年才會(huì)慢慢解體。但喬恩•津克的研究團(tuán)隊(duì)稱，這一估算遺漏了可能導(dǎo)致太陽(yáng)系遭到破壞的一些重要因素。

首先，要考慮到太陽(yáng)的存在。大約50億年后，隨著太陽(yáng)的消亡，它會(huì)膨脹成紅巨星，吞沒(méi)水星、金星和地球。然后，它將釋放其近一半的質(zhì)量，由恒星風(fēng)吹向太空，剩下的白矮星將只有當(dāng)前太陽(yáng)質(zhì)量的54%。這種質(zhì)量的減少會(huì)減小太陽(yáng)對(duì)其余行星、外部氣體和冰巨星 ( Ice Giants )等的引力。

其次，當(dāng)太陽(yáng)系圍繞銀河系中心運(yùn)行時(shí)，大約每2300萬(wàn)年就會(huì)受到其它星球的擾動(dòng)影響。研究人員寫(xiě)道，“只要有足夠的時(shí)間，一些行星在運(yùn)行過(guò)程中就會(huì)互相接近，從而分離或者破壞其他行星。”

考慮到這些額外的影響，喬恩•津克的研究團(tuán)隊(duì)使用Shared Hoffman2 Cluster，對(duì)外部行星進(jìn)行了10次N體模擬。這些模擬分成兩個(gè)階段，從開(kāi)始直到太陽(yáng)的質(zhì)量損失階段，以及質(zhì)量損失后的階段。雖然10次模擬不是一個(gè)龐大的統(tǒng)計(jì)樣本，但該研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)每次模擬都有類似的場(chǎng)景出現(xiàn)。

在太陽(yáng)完成向白矮星的進(jìn)化后，外行星的軌道擴(kuò)大，但仍然保持相對(duì)穩(wěn)定。不過(guò)，木星和土星以5:2穩(wěn)定共振，即木星圍繞太陽(yáng)每公轉(zhuǎn)五次，土星圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)兩次。擴(kuò)大的軌道以及行星共振使得太陽(yáng)系更容易受到行星經(jīng)過(guò)時(shí)擾動(dòng)的影響。

300億年后，這種恒星擾動(dòng)將那些穩(wěn)定的軌道扭曲成了混亂的軌道，導(dǎo)致行星的損失。除了一顆行星外，所有的行星都脫離了它們的軌道，就像流氓行星一樣逃往銀河系。剩下的這顆孤獨(dú)的星球還將存在500億年，但它的命運(yùn)已經(jīng)注定。最后，它也將被經(jīng)過(guò)的恒星所影響破壞。最終，在太陽(yáng)變成白矮星1000億年后，太陽(yáng)系便不復(fù)存在。

模擬的消亡時(shí)間比1999年提出的時(shí)間要短得多。研究人員還注意到，這取決于當(dāng)前對(duì)銀河環(huán)境的觀測(cè)，以及對(duì)恒星飛行的估計(jì)，這兩者都可能發(fā)生變化。也就是說(shuō)，以上估測(cè)的時(shí)間并非一成不變。

即使對(duì)太陽(yáng)系消亡時(shí)間的估計(jì)確實(shí)發(fā)生了變化，距離估計(jì)的消亡時(shí)間還有數(shù)十億年。人類看到太陽(yáng)系消亡的可能性將微乎其微。

關(guān)鍵詞： 太陽(yáng)系能“活多久”