火星发育不良都是木星惹的祸？

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本文发表于《科学画报》二零一一年第七期 (上海科学技术出版社出版)。

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火星发育不良都是木星惹的祸？

- 卢昌海 -

本文是为《科学画报》“广角” (Brief) 栏目所写的约稿，是本站有史以来篇幅最短、交稿期限最急的约稿，字数要求为 500 以内 (发表稿经编辑压缩，字数比本站版本更少)，交稿期限则为 1 天。本约稿为 “命题作文”，介绍的是美国行星天文学家 Kevin Walsh 发表在《Nature》上的一篇试图解释火星的质量为什么那么小的文章，标题也是编辑拟定的 (本站版本添加了一个问号)。本文以篇幅而论，是不足以在本站单独成文的，但考虑到我曾有言在先： “本人在传统媒体上发表的任何文字，均可在本站找到全文或说明”，还是决定收录。

关于本文，有一点需对读者说明，那就是本文只是应约介绍 Walsh 的理论，而非表示我支持该理论。事实上，我个人并不看好 Walsh 的理论。我对太阳系起源理论的一般看法是：此类理论不宜将注意力放在有可能只是随机产生、或会被随机因素严重干扰的细节上。火星的质量较小在我看来就属于那样的细节，它完全有可能是星云物质的不均匀性，或演化过程中的其它随机因素造成的，即便还有特定原因，也完全有可能因为随机因素的干扰，而无法挖出深意来。这就好比我们研究一片丘陵的成因时，一般是不会去研究诸如 “为什么这座山丘比其它的更矮” 那样的问题，因为总有一些山丘比其它的更矮，至于为什么是这座而不是那座，则完全有可能是随机产生的，即便还有其它原因，也会因随机因素的干扰而无法得到无歧义的证实。事实上，四个类地行星的质量有大有小是很正常的现象 (相反的现象一即四个类地行星的质量都差不多——反倒是不正常的)，未必需要特殊的理论来解释。为这种有可能只是随机产生、或会被随机因素严重干扰的细节而提出理论，如同是为一个比本底误差还小的数据寻求解释，很容易误入歧途 (当然， Walsh 的理论对小行星带同时包含外太阳系的冰块与内太阳系的石块也给予了解释，但小行星带作为内外太阳系交界带上的小天体群，是否需要如此特殊的理论来解释它同时包含两边的质料是值得商榷的)。

在内太阳系中，地球轨道内侧的金星宛如地球的姊妹 (金星的半径、质量分别为地球的 95% 与 82%)，地球轨道外侧的火星却 “发育不良” (火星的半径、质量仅为地球的 53% 与 11%)，这是纯属偶然还是别有隐情？今年 6 月，美国西南研究院 (Southwest Research Institute) 的科学家沃尔什 (Kevin Walsh) 等人作出了倾向于后者的有趣回答，那就是火星的 “发育不良” 是行星老大哥木星 “抢食” 惹的祸。

沃尔什等人认为，在太阳系形成之初，木星有可能造访过内太阳系，其足迹甚至一度逼近到了火星轨道附近，后来在土星引力的影响下才重新远离。沃尔什等人在计算机上所做的模拟研究表明，木星的这一进一出不仅抢走了很多原本属于内行星——尤其是火星——的物质，使这颗除地球外最有可能产生生命的行星 “发育不良”，而且还将外太阳系的冰块与内太阳系的石块搅在了一起，使得小行星带同时包含了这两类截然不同的质料——这后一点在其它理论中还不曾得到过解释。

当然，沃尔什等人的研究还处于 “初级阶段”，目前下结论还为时过早。

二零一一年六月十二日写于纽约
二零一一年六月二十九日发表于本站
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