研究人员提供的证据表明，太阳系巨行星在其形成后的 6000 万至 1 亿年间的重新定位在月球的形成过程中起到了至关重要的作用。图片来源：NASA/JPL
揭开太阳系的过去
根据一颗被摧毁的小行星碎片所提供的证据，数十亿年前太阳系巨行星位置的移动发生在太阳系形成后的 6000 万到 1 亿年之间，这可能是月球形成的关键。
莱斯特大学（University of Leicester）领导的太空科学家们将模拟、观测和陨石分析等证据结合起来，重现了太阳系巨行星移动到当前位置时造成的轨道不稳定性，这种不稳定性被称为尼斯模型（Nice model）已有 20 年之久。
这些发现最近发表在《科学》杂志上，并在维也纳举行的欧洲地质联盟大会上作了介绍。
轨道变化和宇宙碰撞
在太阳系诞生之初，巨行星--木星、土星、天王星和海王星--的轨道比现在更圆、更紧凑。先前的研究已经证实，太阳系的轨道不稳定改变了这种轨道构造，导致较小的行星碎片分散。其中许多与内行星相撞，科学家称之为晚期重型轰炸。
主要作者、莱斯特大学物理和天文学学院的 Chrysa Avdellidou 博士说："问题是，这是什么时候发生的？这些行星的轨道由于某些动力学过程而变得不稳定，然后形成了我们今天看到的最终位置。每个时间点都有不同的含义，这一直是学术界争论的焦点。我们在这项工作中尝试做的不仅是纯粹的动力学研究，而是将不同类型的研究结合起来，将观测、动力学模拟和陨石研究联系起来"。
流星证据和理论
他们重点研究了一种被称为恩斯特陨石（enstatite chondrites）的陨石，这种陨石的成分与地球非常相似，同位素比率也非常相似，这意味着它们是在我们附近形成的。通过使用地面望远镜进行光谱观测，他们将这些陨石与它们的来源联系起来：小行星带中被称为"阿托尔"的碎片家族。这表明，阿托尔最初要大得多，形成时离太阳更近，在离开小行星带时受到碰撞，体积缩小了。
为了解释"阿托尔"是如何出现在小行星带的，科学家们利用动力学模拟测试了各种情况，得出的结论是，最有可能的解释是引力不稳定性使巨行星转移到了目前的轨道上。对陨石的分析表明，这种情况发生的时间不会早于太阳系开始形成后的 6000 万年。之前来自木星轨道上小行星的证据也限制了这一事件发生的时间，科学家们得出结论，引力不稳定性一定发生在太阳系诞生后的 6000 万年到 1 亿年之间，即 45.6 亿年前。
对月球和行星宜居性的影响
以前的证据表明，地球的月球就是在这一时期形成的，其中一种假设是，一颗被称为忒伊亚的小行星与地球相撞，碰撞产生的碎片形成了月球。
轨道不稳定性的发生时间非常重要，因为它决定了我们所熟悉的太阳系的一些特征何时会形成，甚至可能对我们星球的宜居性产生影响。
Avdellidou 博士补充道："这就像你有一个拼图，你知道有些事情应该已经发生了，然后你试着把事件按照正确的顺序排列起来，就形成了你今天看到的画面。这项研究的新颖之处在于，我们不仅仅是在做纯粹的动力学模拟，也不仅仅是在做实验，或者仅仅是在做望远镜观测。"
"太阳系曾经有五颗内行星，而不是四颗，所以这可能会对其他事情产生影响，比如我们如何形成宜居行星。比如，究竟是什么时候有天体把挥发性有机物送到我们的星球，送到地球和火星？"这项研究的共同作者、法国尼斯天文台研究主任马尔科-德尔博（Marco Delbo）说："时间的选择非常重要，因为我们的太阳系一开始就有很多行星。而不稳定性会清除它们，所以如果不稳定性发生在太阳系开始的 1000 万年之后，就会立即清除这些行星，而如果发生在 6000 万年之后，就有更多的时间把物质带到地球和火星上。"
