
拯救地球新點子:向天空灑鹽
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2010/10/17 (17611) 原稿來源: http://tw.news.yahoo.com/artic

在太陽系外側寒冷陰暗的海王星軌道以外之處,聚集著眾多小天體,稱為古柏帶(Kuiper belt),然而隨著科技愈來愈精良而發現愈來愈多古柏帶天體(Kuiper belt objects,KBO)之際,卻顯示當前關於太陽系早期的理論有致命缺陷。
其中一位挑戰傳統理論的是加州理工學院的Michael Brown,他認為關於最大的KBOs是經由一系列體積幾乎相同的小天體碰撞合併而形成,他稱之為「錐形成長(pyramidal growth)」理論。
因為目前已知直徑超過2000公里以上的KBO,其密度差異很大,某些幾乎是全部是由岩石組成,密度高達每立方公分3公克;有些KBO密度很低,可能幾乎是由水冰組成,而且天體內部充滿孔隙。目前認定也是KBO之一的冥王星,其密度為每立方公分2.0公克,約介在最高與最低密度中間。
若所有KBO天體都是從原星雲的物質逐漸累積增長的,應該含有所有原星雲的成分,密度應相當平均,但這理論顯然與實際觀測結果不對盤。因此Brown提議:最大的KBO天體應該是由少數直徑約500公里以上的較大天體碰撞而成;每次碰撞都有一部份質量「黏」在一起而形成一個較大一點的天體,其餘的殘餘質量則散落太空中,每次散落的量與原來的天體大小和碰撞威力有關。
散落的物質主要是冰,意味著某些大型KBO的確是由少數較大的天體碰撞構成,碰撞次數較少,使其含冰量減少;某些則可能是從體積較小、碰撞威力較弱的小天體逐漸形成,碰撞合併次數比較多,才能讓表面的冰逐漸累積而不逸散。
維多利亞大學(University of Victoria)研究生Alex Parker研究距離太陽約60~70億公里遠的典型KBO雙星天體,其中最有名的一對就是冥王星和凱倫。由於距離太遙遠,物質累積成長的速率非常慢,傳統理論很難解釋這些天體為何得以在古柏帶中形成。
因此科學家提出所為的「尼斯理論(Nice model)」,認為這些天體應該是在比較靠近太陽的地方形成,因為在此處形成速率較快,形成後才因故被甩到海王星軌道以外的太陽系外側。尼斯理論是科學家在法國尼斯首度提出此理論而得名。
然而,Parker研究過程中還發現,約有30%是KBO雙星,且這些KBO雙星互繞週期通常都很長,大約得花上4~17年才能繞完一圈,顯示它們彼此間的重力束縛很微弱;如果它們是從太陽系內側被甩到現在的位置,一旦與海王星有任何重力交互作用,很可能就會使它們告別彼此而讓雙星瓦解。若此為真,古柏帶中這樣的KBO雙星應該所剩無幾了才對,怎麼可能雙星比例還高達30%?
這些發現,迫使理論學家必須重新思考KBO的形成方式;但如果尼斯理論不對,那麼KBO在當地形成的速度必須比傳統理論快很多。Brown和Parker的這些發現互相證明,顯示至少有一部份KBO是在古柏帶中生成,太陽系在原星雲時期的擾動可能比認為的還大,才能讓這些KBO快速成長。這些發現,還有待科學家們繼續認真審視。(文/引用自臺北天文館之網路天文館網站)

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