運氣好的話，說不定 3 萬年就把木星挪過來

如何把木星轉移到地球的軌道？

劉博洋，天體物理學博士生

現在太陽系是比較穩定的。太陽正值中年，太陽系形成初期的氣體 / 塵埃盤早已隨著時間的流逝清空，各大行星在繞太陽運行的途中，已經不像太陽系早期那樣，有機會頻繁的跟盤裡的物質交換能量及角動量了。所以現在想實施木星遷移工程，可能確實難了一點。單靠生拉硬拽的話，《流浪地球》在算錯了幾個數量級的情況下（劉慈欣的作品有哪些硬傷？），描述了把地球這麼點質量推走要多費勁，這麼去搞木星，人類先把自己搞死了。

不過在太陽系形成早期，這種遷移不僅是可能的，而且是自然的。

Levison et al. 2005 給出了在已經形成了一些原行星的盤中讓木星（這樣的行星）向內遷移的方法：如果木星在運動過程中與小天體遭遇，並把遭遇的小天體彈射（eject）出去，自身會由於損失能量而向內移動。如果當時木星的軌道是圓的，那這樣的彈射只有在遭遇的小天體的速度跟木星速度差異在 40% 以上時才會發生；如果木星軌道不圓，就怎麼著都行了。

這樣的遷移能不能持續取決於是不是持續的有物質喂進來。如果木星三下五除二佛擋殺佛的把一路上遇到的螳臂全都彈走，而沒有足夠的物質補充進來，木星軌道很快清場，不再有小天體可以跟木星產生相互作用，那軌道遷移就很快停止，產生所謂「耗散遷移」（damped migration）；而如果盤中有足夠的質量，能持續的跟木星發生作用，就可以讓木星持續的遷移到離太陽比較近（1 AU）乃至非常近的地方，形成「溫木星」甚至「熱木星」。

假設題主擦了擦神燈，給太陽系變出來一個大質量的氣體 / 塵埃盤，這個木星遷移工程要持續多久呢？

根據 Chambers 2009，在更原始的氣體盤中，木星這麼大質量的行星足以在盤中開個縫，並在兩條「氣體橋」的牽引下產生遷移。

這個遷移的速度與氣體盤的粘性、密度和溫度梯度有關。在典型的參數範圍內，木星從 5 AU（就是它現在的位置）遷移到地球軌道附近，需要 3~30 萬年的時間。跟人類從樹上走下來用的時間相比……還是很快的對吧。

但是真的把木星弄進來，真不一定是好事。按Jupiter"s "Smashing" Migration May Explain Our Oddball Solar System一文的說法，太陽系歷史上真實發生過的木星內遷事件，讓木星軌道之內的幾顆行星軌道交疊，於是它們之間發生了慘烈的相撞並遭到毀滅性打擊。地球等幾顆現在我們看到的行星是這次大災變之後才形成的。如果此說成立，可以解釋為什麼太陽系內側幾顆岩石行星的年齡比外側幾顆氣態巨行星更小，而大氣層比我們觀測到的一些系外行星要薄。雖然歷史上的木星內遷最終意外成就了地球，但再來一次的話，成就的是誰可就難說了。

對了，請先撿到一盞神燈。

感謝 @王卓驍 斧正原稿。

參考文獻：

Chambers 2009 AREPS 37, 321 pdf 鏈接

Levison et al. 2005 PPV 669 pdf 鏈接

Batygin et al. 2015 PNAS 112,4214 pdf 鏈接

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