具有更大质量“地球”的类地行星的稳定性

尽管行星轨道的长期数值积分表明我们的行星系统在至少±10亿年内是动力学稳定的，但我们太阳系的动力学既包含混沌运动也包含稳定运动：大行星在十亿年时间尺度上表现出显著的稳定性，而类地行星子系统是弱混沌的，最大李雅普诺夫指数达到1/5百万年。本文研究了太阳-金星-地球-火星-木星-土星模型的动力学，其中地球的质量通过质量因子$\kappa_E$被放大。由此产生的由大质量地球主导的系统也可以作为与我们太阳系相似的系外行星系统的模型。这项工作是先前研究的延续，在先前的研究中使用了相同的模型，并且内行星的质量被均匀放大。该模型被发现对质量增长基本稳定。我们的模拟针对超过100个不同的K值进行了20百万年，在某些情况下进行了100百万年的模拟。一个主要结果是出现了K=5处的不稳定性窗口，火星逃逸。这一新结果对行星系统形成过程和机制的理论具有重要意义。结果表明，随着K的增加，系统分裂成两个分离良好的子系统：一个由内行星组成，另一个由外行星组成。根据结果，模型随着K的增加变得更加稳定，只有当K >= 540时，火星才在百万年时间尺度上逃逸。我们发现了一个有趣的金星保护机制。这些结果也为系外行星系统宜居带的稳定性提供了见解，这些系统拥有相对较小偏心率和倾角的行星。