研究行星形成与演化过程是解答宇宙和生命起源问题的基础。浙江大学联合法国、美国的研究团队通过木星、土星、海王星、天王星等巨行星的动力学变迁，提出了太阳系巨行星轨道演化的新模型。这项成果于4月27日刊登于《自然》杂志。

“今天我们所见太阳系的行星轨道，与太阳系‘童年’时有很大不同。”浙江大学物理学院研究员刘倍贝说，太阳系诞生之初，星际空间中的气体分子云坍缩，中心部分形成太阳，残余物质绕恒星旋转形成一个扁平的“原行星盘”。

行星在原行星盘内成长，与盘中气体相互作用，轨道逐渐圆化并向内迁移。然而现今木星、土星、海王星、天王星等巨行星的轨道分布更为开阔，巨行星也脱离了原有的共振状态。科学家们认为巨行星的轨道经历过动力学剧变。

研究团队认为，在太阳系初期，原行星盘受到太阳“光致蒸发”作用，盘中气体从内向外耗散，诱发了巨行星轨道的重塑并引起动力学不稳定。

原行星盘气体耗散下的行星示意图。（浙江大学供图）

“这时太阳就好比一个巨型吹风机，不断‘吹’走盘中的气体。”刘倍贝说，原本向内迁移的行星受到向外的气体作用力，改变运动方向，在经历剧变之后到达现今的轨道构型。

他们的研究表明，该过程在太阳系诞生后约500万到1000万年间发生。“我们从月球陨石坑的年龄上找到了新的佐证。”刘倍贝介绍，巨行星轨道的动力学变迁导致强大的引力扰动，迫使周围小天体不断撞向其他行星和卫星，并在星体表面留下陨石坑。“月球陨石坑有着广泛的年龄分布，小行星撞击事件随时间自然衰减，这也符合团队提出的模型。”

业内人士表示，巨行星轨道演化对包括地球在内的其他行星、卫星和小天体的演化，以及地球生命的起源、宜居特性等多方面影响深远。太阳系巨行星轨道演化的新模型，很可能补足了此前太阳系演化理论中缺失的部分。（记者朱涵）

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