似靜悄悄的太陽系,，偶爾也會(huì)出現(xiàn)行星“發(fā)瘋”的景像,，恐龍滅絕很可能就是這種原因造成的?？茖W(xué)家正在研究太陽系何時(shí)再次“精神錯(cuò)亂”
國際先驅(qū)導(dǎo)報(bào)文章 房間角落里的鐘出了大毛病,。通常，鐘擺都是有節(jié)奏地?cái)[來擺去,，單調(diào)的聲音讓人昏昏欲睡,。可隨著時(shí)間的推移,，它擺動(dòng)的幅度越來越大,，聲音也越來越響。偶爾那么一下子,，鐘擺好像完全發(fā)了狂：先是搖向一側(cè),，然后又向另一側(cè)搖動(dòng)了兩次甚至三次！
有沒有這樣的鐘呢,？一個(gè)由地質(zhì)物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家組成的研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為：“有,！在天上。”法國巴黎高等師范學(xué)校和美國洛杉磯加利福尼亞大學(xué)的米夏埃爾·吉爾說：“數(shù)億年來,，行星一直以發(fā)條似的規(guī)則性圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn),，但是某一天，在沒有任何警告的情況下,，一切都會(huì)徹底陷入混亂,。”
太陽系發(fā)瘋并非玩笑
按照通常看法,，宇宙是遵守規(guī)則的典范,。因此，這可是一件完全超乎想像的事情,。但這才剛剛開頭,。吉爾和他的同事、洛杉磯加利福尼亞大學(xué)的費(fèi)倫茨·瓦拉迪及布魯斯·朗內(nèi)加認(rèn)為，太陽系最近一次“發(fā)瘋”的時(shí)間大約在6500萬年前,。“這看來太像是巧合,，”吉爾說。“我們認(rèn)為,，這或許與恐龍的滅絕有關(guān),。”
吉爾等人談?wù)摰倪@種行星發(fā)瘋的現(xiàn)象被稱作“混沌”?；煦缡侵笡]有任何規(guī)律可循的無常運(yùn)動(dòng),。不太嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卣f，混沌系統(tǒng)對初始條件極其敏感,，一個(gè)老套的比喻是：就好像加勒比海的颶風(fēng)是遠(yuǎn)在夏威夷的一只蝴蝶扇動(dòng)翅膀引起的,。
但人們不知道，在太陽系中,，最重要的混沌驅(qū)動(dòng)者是木星和土星,，因?yàn)樗鼈兪琴|(zhì)量最大的兩顆行星。因此,，吉爾和同事們在研究行星的混沌運(yùn)動(dòng)時(shí)就把焦點(diǎn)放在這兩顆行星上,。其實(shí)，木－土系并非本來就是混沌系統(tǒng),。但是,，它們會(huì)滑向混沌的邊緣。因此就存在這樣的可能性：某種情況可能使這個(gè)系統(tǒng)失去平衡,，陷入瘋狂,。
木星土星“合謀”禍?zhǔn)?/p>
吉爾和同事們考慮了這樣一種可能性：“某種情況”或許就是太陽光和從太陽吹來的、由亞原子粒子組成的太陽風(fēng)引發(fā)太空壓力起伏,。
在數(shù)億年的過程中,，這兩者的合力可能對土星軌道產(chǎn)生明顯作用。他們猜測,，太陽的可變性或許使土星的“半長徑”（土星圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的橢圓軌道周長的某種量度）偏離0.1％,。吉爾說：“我們認(rèn)為，這種情況完全講得通,。”
為了弄清土星半長徑的變化會(huì)對木－土系產(chǎn)生什么影響,，吉爾和同事們使用了“數(shù)字太陽系儀”。這是一種特制的計(jì)算機(jī),，可模擬木星和土星在共同重力作用下的運(yùn)動(dòng),。吉爾等人還把木星和土星的公轉(zhuǎn)比值考慮進(jìn)來。
木星每圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)大約5圈,，土星則圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)大約2圈,。如果其公轉(zhuǎn)比是嚴(yán)格的5:2,，那么理論上這兩顆行星的重力對太陽系中其他天體的共同作用將每10年達(dá)到最大值。也就是說,，當(dāng)這兩顆行星在太陽同側(cè)并彼此靠近的時(shí)候,，它們重力的共同作用最大。但是,，由于這種5:2的“共振”并不精確,，因此這兩顆行星實(shí)際上每過1000年至2000年才會(huì)在太陽同側(cè)排成一條直線。吉爾說：“這意味著木星和土星對太陽系中其他天體的作用每隔1000多年就會(huì)達(dá)到頂峰,。”
利用計(jì)算機(jī)模擬太陽系演變圖景的研究人員此前一直認(rèn)為,，這種影響無足輕重。他們猜測,，經(jīng)過漫長的歲月,，木－土系的影響就會(huì)“達(dá)到平衡”。吉爾說：“但我們有一種直覺,，情況并不是這樣。”吉爾和同事們在使用數(shù)字太陽系儀時(shí)考慮了這種影響,。他們發(fā)現(xiàn),，隨著土星半長徑的變化，木－土系的運(yùn)行方式就會(huì)一會(huì)兒規(guī)則,，一會(huì)兒混亂,。他說：“這個(gè)系統(tǒng)每隔幾千萬年就會(huì)陷入混亂。”
恐龍?jiān)庥龅奶煳拇蠡煦?/p>
吉爾最重要的發(fā)現(xiàn)是,，多種多樣的模擬（在這些模擬中,，土星的半長徑可以變化）都顯示，距今約6500萬年以前曾突然出現(xiàn)一次天文大混沌,。吉爾說：“這一混亂現(xiàn)象出現(xiàn)的時(shí)間與白堊紀(jì)和第三世之交達(dá)到驚人的吻合——正是在這一時(shí)期恐龍滅絕了,。”
吉爾說，到目前為止還無法判斷這場混沌持續(xù)的時(shí)間,。但是,，研究這種混亂現(xiàn)象對太陽系其他天體（特別是小行星）的影響卻是可能的。
無數(shù)大小各異的小行星在木星和火星之間的軌道上繞著太陽旋轉(zhuǎn),。吉爾和同事們通過計(jì)算機(jī)模擬發(fā)現(xiàn),，木－土系陷入混沌狀態(tài)時(shí)，小行星會(huì)受到多種影響,。吉爾說：“最重要的影響是,，小行星軌道的半長徑出現(xiàn)突變，這最終會(huì)導(dǎo)致小行星帶中的天體向外噴發(fā),。”在這些天體中,，有些很可能撞入地球,。
模擬試驗(yàn)展現(xiàn)出來的情況相當(dāng)復(fù)雜。有些小行星的半長徑變化幅度較小,，有些則較大,。有些小行星的軌道會(huì)縮小，有些則會(huì)擴(kuò)大,。吉爾說：“很多小行星的運(yùn)行軌道可能會(huì)忽大忽小,。”
關(guān)鍵的一點(diǎn)是，那些軌道拉長的天體最終可能會(huì)受到其他行星重力的影響而脫離小行星帶,。“它們從小行星帶彈射出去,，有些天體的軌道可能與地球軌道相交。”吉爾說,，6500萬年以前或許就發(fā)生了這種情況,。“木－土系突然陷入混亂，產(chǎn)生一群軌道與地球軌道相交的小行星,。其中一顆撞入中美洲附近的海域,，由此產(chǎn)生的沖擊使恐龍滅絕。”
下一次危機(jī)：公元3000萬年
如果吉爾他們是對的,，那么恐龍的滅絕就不能完全說是偶然事件,。當(dāng)它們在無憂無慮地生活時(shí)，太陽系這個(gè)巨大的時(shí)鐘突然出了毛病,。導(dǎo)致恐龍滅絕的事件可能與太陽系的動(dòng)力學(xué)特性密切相關(guān),。吉爾說：“它們或許不是唯一的受害者。”
吉爾等人所做的模擬顯示,，還有一次行星混沌現(xiàn)象大約出現(xiàn)在2.5億年前,。這似乎與二疊紀(jì)與三疊紀(jì)交接時(shí)發(fā)生的物種大規(guī)模滅絕恰好吻合。吉爾說,，對此,，他們還不能完全肯定。
根據(jù)他們的研究,，太陽系在數(shù)億年中靜悄悄地發(fā)展變化,，但偶爾也會(huì)做出瘋狂的舉動(dòng)。過去發(fā)生的情況也可能在未來發(fā)生,。他們的模擬試驗(yàn)表明,，未來還會(huì)發(fā)生混沌現(xiàn)象。不過吉爾說：“我不會(huì)為此睡不著覺,。預(yù)期的日子是在公元3000萬年,，所以還有足夠的時(shí)間從地球上撤走！”
