太阳系引力产生的共振效应及木星的影响

大部分小行星的轨道扁长且偏斜（相对于行星而言）。这说明，它们的轨道在形成后曾经被拉拽过。小行星带中分布的各种类型的小行星也佐证了过去曾经发生过扰乱小行星的事件。在第5章我提过，可以根据小行星的光谱特征将它们分成几种类型。天文学家认为，不同类型的小行星形成于距离太阳不同的地方，因此具有不同的特征和成分。比如干燥、含有大量岩石成分的S型小行星形成于温度最高即最靠近太阳的区域。黯淡、存在水的C型小行星形成于小行星带的中部，那里的温度没有那么高，因此可以形成水冰。而更加原生态的P型和D型小行星则形成于小行星带的外侧。假如小行星的位置自始至终都没有改变过，那么它们今天的分布应该呈现几个同心圆，就像箭靶上的环。而事实是，今天不同类型的小行星都被搅在一起，这表示许多小行星在形成后曾经被打散，以至遍布整个小行星带。

有没有这种可能，摄动在搅乱小行星并改变它们轨道形状的同时还把其他小行星也驱逐出去了？在第5章中，我们提到这种情况发生的一个原因。假如一颗小行星和木星形成共振，它的轨道会逐渐被拉长。最终，这颗小行星要么被太阳吞噬，要么靠近木星，如果是第二种情况，木星的引力将会把它扔出太阳系。这个过程100万年左右就可以完成，和太阳系的年龄相比，这不过是一眨眼的工夫罢了。所以，那些不幸处于共振位置的天体应该早就灰飞烟灭了。但是，共振位置只占小行星带很小一部分区域，因此，单凭共振仍然难以解释这么多小行星为何集体消失。

假如共振位置可以移动的话，它们的影响应该会更加深远。但是共振位置是由太阳系其他天体的轨道和质量决定的。今天，绕日公转的大天体只剩下八大行星，它们的轨道和质量都非常稳定，这表示今天的共振位置也已经被固定下来。但是，初生的太阳系还有一个很大质量的天体，那就是行星的摇篮——太阳星云。太阳星云里所有气体和尘埃共同产生的引力足以强大到改变部分共振的位置。随着太阳星云的消散，共振位置也可能会改变，将小行星带清扫成今天的样子。这个共振可能在这个过程中将许多小行星驱逐出了小行星带，就像耙子除草一样。

从表面上看，这个观点的可信度似乎颇高。遗憾的是，它还是败在了细节上。科学家使用计算机模拟这种共振清扫效应时发现，这个观点可以分别单独解释小行星带大量天体的消失、现有小行星倾斜和扁长的轨道，以及不同小行星凌乱分布的现象，但却不能同时解释这三种情况。看起来，太阳、行星以及太阳星云的引力都不足以使小行星带变成今天的样子，难道说还有其他未发现的因素？

20世纪90年代初，行星科学家乔治·韦瑟里尔（George Wetherill）另辟蹊径。他提出了一个猜想，假设小行星带（起码在最初的时候）根本没有发生过任何不同寻常的事情，而且火星和木星间的行星的形成过程也和其他地方无异。如果这样的话，那么那里的星子和较大天体的尘埃就会和其他地方一样地增长。最后，它们形成了行星胚胎（行星胚胎的直径为几千千米，比最大的小行星谷神星还要大）。过去的某个时候一定发生了什么事阻止了行星完全成形，于是，怀疑的目光再次落到巨行星身上。(www.xing528.com)

木星和土星形成后，小行星带也开始出现与它们有关的共振。小行星带中有一小部分行星胚胎和星子在第一时间进入了共振位置，但由于轨道不稳定，最后消失了。然而，故事还没有结束，行星胚胎的引力大到改变了它们附近天体的轨道，造成了它们和星子来回移动。这些天体中有很大一部分迟早会进入共振位置，并从小行星带消失。计算机模拟显示，可能性最大的结果是，所有行星胚胎和几乎所有星子都会消失。最终只有很小一部分星子存留下来，一般它们所在的地方离原来的地方很远，而且轨道倾斜而扁长。今天小行星带里的小行星就是由这些幸存的星子演化而来的。

听起来，这个猜想的可信度也挺高，但过去也许还发生过比此更加惊天动地的事情。根据我们在第9章提到的大转向假说，木星曾经在太阳系早期穿越过小行星带两次。这个观点最初是为了解释火星质量为什么低而提出来的，因为木星的引力可以清除掉火星形成区域的许多星子。但是，木星两次穿越小行星带可能对小行星带造成更大程度的干扰。对大转向假说的计算机模拟显示，绝大部分小行星都会被驱逐出小行星带，而幸存的小行星则被打乱，在倾斜、扁长的轨道上运行。

虽然现在我们还不知道哪个观点才是正解，但扰乱小行星带的行星成长和将幸存的小行星打散的“元凶”，看起来就是巨行星和它们的引力。和它们相比，地球和金星受到巨行星及其共振的影响相对较少，因此可以自由地发展成大行星，泰然自若地沿着近圆形的轨道运行。