系外行星背景下的太阳系形成

系外行星巡天证实了人类（以及所有青少年）最坏的恐惧之一：我们很怪异。如果用当今地球技术观测我们的太阳系——使我们的系统与系外行星处于同等地位——木星是唯一可被探测到的行星。系外木星星的统计表明，太阳系在类太阳恒星中约处于 1% 的不寻常水平（或在所有恒星中约 0.1%）。但为何我们如此不同？太阳系与系外行星系统成功的形成模型都依赖两个关键过程：轨道迁移与动力学不稳定。密近超级地球或亚海王星系统需要固体物质大量径向向内运动，表现为漂移的毫米至厘米级卵石，或迁移的地球质量及以上行星胚胎。我们论证，无论其形成模式如何，超级地球系统的晚期演化都涉及向平均运动共振链中的迁移，并通常在盘耗散后随之发生不稳定。该模式在巨行星系统中也可能普遍存在。我们提出内太阳系形成的三种模型——低质量小行星带、大转向和早期不稳定模型——每种都援引迁移与不稳定的组合。我们确定了行星系统形成中的分岔点。我们给出一系列事件来解释为何我们的太阳系如此怪异。木星核心必须形成得足够快，以通过阻断向内漂移卵石的通量来抑制地球构筑块的成长。巨大的木星/土星质量比在巨系外行星中罕见，但可能是维持木星宽轨道所必需的。巨行星的不稳定必须温和，木星与土星之间无密近相遇，这在更大的（系外行星）背景下同样不寻常。因此，我们的太阳系是多个不寻常但并非闻所未闻的事件的结果。