来自小行星带的证据：木星轨道曾经历剧烈演化
地球与行星天体物理
2015-05-19 v1
摘要
我们利用主小行星带中大型（>50公里）小行星的当前轨道结构来约束巨行星从原始轨道迁移到当前轨道时的演化过程。Minton & Malhotra (2009) 表明，主带中大型小行星的轨道分布可以通过巨行星在时间尺度 tau ~ 0.5 My 上的指数衰减迁移来重现。然而，自洽的数值模拟表明，巨行星的星子驱动迁移与其半长轴在如此短的时间尺度上的指数变化不一致（Hahn & Malhotra, 1999）。事实上，典型的时间尺度是 tau > 5 My。当将此时间尺度上的巨行星迁移应用于小行星带时，得到的轨道分布与观测结果不符。然而，行星-行星交会可以显著加速行星迁移。考虑一种演化情景：木星和土星都与一颗海王星质量的行星（可能是天王星或海王星本身）发生近距离交会，并且这颗第三行星在被土星向内散射后，又被木星向外散射。这种情景导致木星和土星之间的轨道间距非常迅速地增大，我们在此表明这对小行星带的结构只有轻微影响。这种演化类型被称为“跳跃木星”情形。我们的结果表明，迁移前小行星带的总质量和动力学激发程度与当前观测值相当。此外，它们还意味着，在迁移之前，木星和土星的轨道偏心率远小于当前值。
引用
@article{arxiv.1009.1521,
title = {Evidence from the asteroid belt for a violent past evolution of Jupiter's orbit},
author = {Alessandro Morbidelli and Ramon Brasser and Rodney Gomes and Harold F. Levison and Kleomenis Tsiganis},
journal= {arXiv preprint arXiv:1009.1521},
year = {2015}
}
备注
AJ, in press