如果地球與別人共享軌道會怎樣?軌道變馬蹄形

地球是在近乎圓形的軌道內圍繞太陽運行的唯一一顆行星。但如果地球和另一顆行星在一條軌道上繞太陽轉會發生什麼?
兩顆行星可能會以一種不尋常的方式「共軌」,在所環繞的恆星周圍共享同一區域,也就是「馬蹄形軌道」。在這種情況下,兩顆行星都不會圍繞恆星做圓周運動,而是在恆星周圍形成馬蹄形軌道。兩顆行星的軌道彼此相對,就像一個圓環裂開的兩半。

(原標題:What if Earth shared its orbit with another planet?)

作者 | 辰辰

出品 | 網易科技《知否》欄目組

法國波爾多天體物理實驗室天體物理學家肖恩·雷蒙德(Sean Raymond)說:「我認為馬蹄形軌道是最令人興奮的行星運行狀態之一。由於這兩顆行星形成於同一顆恆星周圍的圓盤中,組成物質也類似,因此研究它們的演化進程就像研究出生時分離的雙胞胎一樣。」

如果地球與別人共享軌道會怎樣?軌道變馬蹄形

馬蹄形軌道聽起來完全不可能。然而雷蒙德指出,土星的衛星土衛十和土衛十一就是在距離土星約93000英里(15萬公里)的馬蹄形軌道上運行,兩顆衛星的運行軌道就在土星環之外。兩顆衛星之間最近的距離大約是9300英里(15000公里)。可以想象一下,當一對位於太陽系宜居帶中地球大小的行星共同圍繞太陽運行時,各自的馬蹄形軌道會是什麼樣子。所謂的宜居帶指在圍繞恆星的區域中,溫度適宜,足以讓液態水在行星表面上存在。

讓我們先把這兩顆行星命名為Terra和Tellus,在拉丁詞中都是「地球」的意思。Terra和Tellus距離最近時只有一個天文單位的4%至5%。天文單位是地球和太陽之間的平均距離,約合1.5億公里。雷蒙德說,在這樣的距離下,它們看起來就相當於四分之一或五分之一個滿月。然後,兩顆行星會慢慢地彼此遠離,直至運行到太陽後面看不見彼此為止。

雷蒙德稱:「看到馬蹄形軌道中的伴星在天空中不斷變大並成為主要光源,那將會令人敬畏。」

兩顆行星靠近和遠離的周期取決於馬蹄形軌道的寬度。雷蒙德說,對於Terra和Tellus來說,其馬蹄形軌道為0.995個天文單位到1.005個天文單位,所以兩顆行星每次接近大約需要33年。他同時指出,與太陽距離的微小變化可能意味着,Terra和Tellus的氣候不會有太大變化,因為它們都在馬蹄形軌道的兩邊循環往復地運轉。

那麼Terra和Tellus上的生命會是什麼樣子?雷蒙德想象星球之間會有競爭和合作,可能發生戰爭或者星際穿越的愛情故事。人們可能還會想象,早在兩顆行星通過太空飛行接觸彼此之前,兩個世界就可能通過無線電進行遠程交流。

這種沿馬蹄形軌道運行的行星很可能在演化過程中演變成原行星或胚胎世界,兩者還可能發生碰撞,並從一個軌道遷移到另一個軌道。

雷蒙德說:「在某些情況下,馬蹄形軌道會改變。但據我所知,還未曾研究過這種情況發生的頻率。」

不過,雷蒙德說,「即使這種情況只有百萬分之一的概率發生,在銀河系的數千億顆恆星中,仍然會有很多潛在的類地行星在圍繞馬蹄形軌道運行。」

來源:cnBeta