火星的体积远不及地球？在太阳系形成后不久，太阳系外侧的气态巨行星和冰巨星开始向外迁移，这种迁移改变了火星的命运。
火星个头远不及地球
几百年来，天文学家一直苦苦思索太阳系如何变成今天的模样。“星云假说”和“尼斯模型”是当前普遍接受的两个理论，用于解释太阳系如何形成和演化。星云假说认为太阳和行星由一团巨大的尘埃和气体云形成。尼斯模型则认为是巨行星在形成后发生的迁移造就了我们今天看到的太阳系。
太阳系全家福
所有迹象都表明火星的个头本应与地球相当，但这颗红色星球的体积为何远不及地球？根据一支国际科学家小组进行的新研究，巨行星的迁移在火星演化过程中扮演了关键角色。
俄克拉荷马大学天文学系研究生克莱蒙特在接受采访时表示：“根据尼斯模型，巨行星（木星、土星、天王星和海王星）最初形成时与太阳间的距离要比现在近得多。整个太阳系经历了一个轨道不稳定时期，让巨行星迁移到当前的位置。在这个不稳定时期，巨行星轨道的大小和形状快速发生改变。”
后期重轰炸艺术概念图
研究小组对尼斯模型进行了扩展，通过一系列动态模拟来揭示太阳系早期阶段。此项研究的目标是弥补尼斯模型存在的缺陷，进一步揭示多岩行星如何挺过太阳系的混乱时期。
克莱蒙特指出：“尼斯模型的问题在于，多岩行星（水星、金星、地球和火星）很难挺过剧烈的不稳定时期。现在，我们能够获取更清晰的月球陨坑图像，准确测定‘阿波罗’计划所获样本的年代，找到月球遭陨石撞击频率下降的证据。我们的研究旨在确定一点，如果不稳定期提前但内侧多岩行星仍在形成，能否帮助它们挺过这个时期，以及能否解释火星的体积为何远不及地球。”
轻类日恒星艺术概念图，被一个行星形成盘环绕
超级计算机进行了800次尼斯模型动态模拟，以确定尼斯模型的假设对火星的影响。模拟结果与最近获取的火星与地球地质证据结合，证明火星的形成期只有地球的十分之一左右。这一结果引发了一项理论，认为火星在太阳系内侧行星形成阶段沦为“搁浅的行星胚胎”。
根据模拟结果，大对撞期开始阶段，太阳系内侧（0.5到4个天文单位）由大约100个体积介乎月球和火星之间的行星胚胎构成，同时存在大量体积更小的多岩星子。经过1到2亿年的演化，这种初始环境会在类似火星的轨道孕育出质量10倍于火星的行星。然而，多岩行星形成过程被尼斯模型阐述的不稳定性阻扰，火星所在区域很多行星构件迷失或者被抛向太阳阻碍了火星生长。
地球与火星体积对比图
修改不稳定期的时间线能够解释火星与地球之间的差异。由于早期太阳系的巨行星陷入不稳定，火星与地球的体积、质量和密度存在巨大差异。最终，地球演化成太阳系内唯一一颗有生命存在的多岩行星，火星则变成一个冰冷干燥，大气稀薄的世界。如果没有这种不稳定，火星可能拥有与地球更为接近的质量，演化成一颗更接近地球的行星。
这项研究对探索系外恒星系统具有启示意义。当前的行星形成和演化模型基于我们对太阳系的认知。通过进一步了解气态巨行星和多岩行星的生长发育以及如何拥有当前的运行轨道，科学家能够创建更完善的模型，揭示其它恒星如何孕育出有生命行星。毫无疑问，这有助于缩小类地行星以及可支持生命存在的适居行星的搜索范围。
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来源：www.universetoday.com
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