在1766年的时候,天文学家提丢斯(Titius Johann Daniel)发现,当时太阳系中的已知行星与太阳的平均距离非常有规律,这可以用一个简单的公式“R = (n+4)/10”来进行描述,该公式中的R代表行星与太阳的平均距离,n则是一个特定的数列,该数列第一个数为0,第二个数为3,再后面的数都与前一个数是2比1的关系。

提丢斯指出,当n取值为0、3、6、12、24、48、96时,根据该公式的计算结果为0.4、0.7、1、1.6、2.8、5.2、10,如果将这些计算结果的单位设定为日地平均距离,也就是现在我们所说的天文单位,那么它们中的前4个就分别对应水星、金星、地球、火星与太阳平均距离的近似值,而后两个则分别是木星、土星与太阳的平均距离的近似值。

打开网易新闻 查看更多图片

可以看到,唯独只有2.8这个计算结果没有对应的行星,所以人们就猜测,火星和木星之间,距离太阳大约2.8天文单位的位置上,很可能存在一颗还没有发现的行星,而如果太阳系还有更远的行星,那么它与太阳的平均距离就应该是公式中的n取值为192的计算结果,也就是19.6天文单位。

到了1781年,天文学家们真的在这个距离范围内发现了一颗新的行星——天王星,这再一次印证了提丢斯发现的这个规律,所以人们就更加相信火星和木星之间还有一颗行星,天文学家们也纷纷开始致力于寻找这颗行星的下落。

然而在接下来的日子里,天文学家却发现,这颗想象中的行星并不存在,实际上,在火星和木星之间,只有一个由大量小行星组成的“小行星带”。

于是人们就开始猜测,有没有一种可能:火星和木星之间曾有一颗行星,只是后来爆炸了,而“小行星带”里的那些小行星,就是这颗行星爆炸后留下的残骸?

这种猜测随后得到了很多人的认同,人们甚至将还给这颗行星取了个名字——“法厄同星”(Phaeton),而关于它爆炸的原因,人们也提出了各种假设,例如有人认为,可能是它在过去的某个时间点距离木星太近,以至于被强大的潮汐力撕裂,也有人认为,它可能与其他的天体发生了毁灭级的碰撞。

甚至还有人提出假设称,“法厄同星”上曾经存在过科技高度发达的智慧文明,但因为某种原因,这个智慧文明的内部发生了大规模的战争,随着战争的不断升级,他们最终使用了威力巨大的末日武器,整个行星也被炸得粉身碎骨,而在此之后,这个智慧文明也就消亡了。

打开网易新闻 查看更多图片

不过随着人类观测水平的不断提升,人们却逐渐意识到,“法厄同星”很可能并不存在,因为观测数据表明,,“小行星带”中小行星的运动状态很不一致,它们的轨道要素(如轨道倾角、半长轴、离心率等)存在着巨大的差异,如果它们真的是同一颗行星的残骸,那就不应该是这样的。

另一方面来讲,后来发现的海王星也打破了提丢斯发现的规律,因为根据该规律可以计算出,海王星与太阳的平均距离应该是38.8天文单位(对应的n值是384,计算结果为38.8),但实际上,海王星与太阳的平均距离却只有大约30天文单位,两者相差太多。

所以问题就来了,如果“火星和木星之间曾有一颗行星,只是后来爆炸了”这样的猜测不成立,那“小行星带”里的小行星又是怎么来的呢?对此,天文学家们的普遍观点是,这应该是木星的“杰作”。

简单来讲,根据“星云假说”,太阳系形成于一片巨大的原始星云,这被称为“太阳星云”,在大约46亿年前,“太阳星云”发生了引力坍缩,在此过程中,太阳首先在其中心位置形成,残留的物质则围绕着太阳形成了一个被称为“原行星盘”的盘状结构,而包括木星在内的八大行星,都是“原行星盘”中的物质相互吸积形成的。

原始木星的形成位置位于太阳系“冻结线”的外侧,在这里,那些从太阳系内侧逃逸出来的挥发性物质(如水、氨、甲烷等)会大量冻结成固体,并因此变得容易吸积,所以原始木星的成长速度就非常快,而当它的质量增加到足以吸积“原行星盘”中的氢和氦的时候,其成长速度更是出现了大幅的提升,进而迅速形成了一颗质量庞大的气态巨行星。

在火星和木星之间,原本是有足够的物质形成一颗行星的,但迅速成长的木星却打断了这一进程,在它强大引力的干扰下,这里的物质始终无法形成行星级的天体,最多也就只能形成一些小天体,于是在这片区域中就形成了一个混乱的局面。

随着时间的流逝,火星和木星之间的这些小天体中有的被抛出,有的被吸收到木星,只有一少部分能够以稳定的轨道运行,而正是它们,形成了现在我们所看到的“小行星带”。