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如果地球与另一个星球共享轨道怎么办?

在太空中的两个类似地球的行星。
图片:©Shutterstock)

“假想地球”系列推测了如果生活的一个关键方面发生了变化,无论是与地球还是与人类本身相关的世界将会是什么样。

地球是唯一绕太阳围绕其圆形轨道运行的行星。但是如果 地球 与另一个星球共享轨道? 

所谓的马蹄形轨道是两个行星“共同运行”或在其恒星周围共享同一区域的最不寻常的方式之一。每个月球都不会沿着两个恒星绕圈运动,而是沿着它们自己的有点像马蹄形轨道的边缘移动,而这些月牙形像是两半的破环。

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法国波尔多天体物理学实验室的天体物理学家肖恩·雷蒙德对现场科学说:“我认为马蹄形轨道是其他地球最令人兴奋的配置之一。” “由于两个行星形成于同一个恒星周围的同一个盘中,并且可能来自相似的物质,因此研究它们的演化类似于研究出生时分离的双胞胎的生活。”

土星卫星Janus和Epimetheus的马蹄形轨道。

土星卫星Janus和Epimetheus的马蹄形轨道。 (图片来源:肖恩·雷蒙德)

马蹄轨道听起来不太可能。但是,土星的卫星Janus和Epimetheus在距地球约93,000英里(150,000公里)的马蹄形轨道上旅行 土星的主环,雷蒙德指出。它们之间最接近的距离是彼此之间约9,300英里(15,000公里)。

让我们想象一下,在太阳宜居区域中,一对地球大小的世界的马蹄形轨道会是什么样子—恒星周围的区域温度足以使液态水在行星表面上生存。让我们将这些世界命名为Terra和Tellus,这两个拉丁词都代表“地球”。

Terra和Tellus以最接近的方式彼此相距不到天文单位(AU)的4%至5%,即地球与太阳之间的平均距离(约9300万英里(1.5亿公里)) 。在这样的距离下,它们看起来彼此的直径是直径的四分之一到五分之一。 满月雷蒙德说。之后,它们将彼此缓慢地后退,直到彼此在太阳后面消失。

雷蒙德说:“看到马蹄同伴在天空中生长成为主要的光源,真是太棒了。”

这些进场和离场周期的长度取决于马蹄形轨道的宽度。雷蒙德说,对于Terra和Tellus而言,马蹄形轨道将从大约0.995 AU延伸到大约1.005 AU,因此两次亲密接触之间大约需要33年的时间。他指出,距离太阳的微小变化可能意味着Terra和Tellus的气候在马蹄形轨道的两边切换时不会有太大变化。

Terra和Tellus的生活会是什么样?雷蒙德可以想象行星之间的竞争和伙伴关系,包括战争和星际穿越的爱情故事。人们可能还想像,在他们彼此发起任务之前,很久以前,这些世界就可能通过无线电建立了远距离的笔友关系。

马蹄地球很可能在行星形成过程中作为原行星或胚胎世界演化,两者都发生了碰撞并从一个轨道迁移到另一个轨道。

雷蒙德说:“有时,马蹄形会弹出。”据我所知,从来没有仔细研究过这种情况的发生频率。

雷蒙德总结说:“尽管如此,即使这是百万分之一的事件,在银河系中的数千亿颗恒星中仍然留下了很多潜在的马蹄形地球。”

最初发表在《世界科学》上。

1条评论 论坛评论
  • 文件 2020年11月15日19:22
    因此,本文在第三句中具有误导性:“而不是两个世界都围绕恒星运动……”。马蹄形轨道的产生是因为参考系正在旋转。在不旋转的框架中,贾努斯和埃皮米修斯都以接近圆形的轨道运行,但是速度不同,一个比另一个更接近土星。当两个卫星彼此靠近时,它们相互的引力会使一个卫星加速,另一个使卫星减速,从而使卫星交换内部轨道和外部轨道。 (在奥运会上,速滑运动员在直道交叉处交换内,外轨道时应加以考虑。)因此,从旋转的参照系来看,当他们仍沿大致圆形的轨道行驶时,这似乎是马蹄形。

    注意3753 Cruithne与地球绕着太阳有一个共振轨道。它在地球上空的路径似乎是马蹄形轨道。
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