地球是在近乎圓形的軌道內(nèi)圍繞太陽運(yùn)行的唯一一顆行星。但如果地球和另一顆行星在一條軌道上繞太陽轉(zhuǎn)會發(fā)生什么?
兩顆行星可能會以一種不尋常的方式 “共軌”，在所環(huán)繞的恒星周圍共享同一區(qū)域，也就是 “馬蹄形軌道”。在這種情況下，兩顆行星都不會圍繞恒星做圓周運(yùn)動，而是在恒星周圍形成馬蹄形軌道。兩顆行星的軌道彼此相對，就像一個圓環(huán)裂開的兩半。
法國波爾多天體物理實驗室天體物理學(xué)家肖恩 · 雷蒙德(Sean Raymond)說 :“我認(rèn)為馬蹄形軌道是最令人興奮的行星運(yùn)行狀態(tài)之一。由于這兩顆行星形成于同一顆恒星周圍的圓盤中，組成物質(zhì)也類似，因此研究它們的演化進(jìn)程就像研究出生時分離的雙胞胎一樣。”
馬蹄形軌道聽起來完全不可能。然而雷蒙德指出，土星的衛(wèi)星土衛(wèi)十和土衛(wèi)十一就是在距離土星約 93000 英里 (15 萬公里)的馬蹄形軌道上運(yùn)行，兩顆衛(wèi)星的運(yùn)行軌道就在土星環(huán)之外。兩顆衛(wèi)星之間最近的距離大約是 9300 英里 (15000 公里)。可以想象一下，當(dāng)一對位于太陽系宜居帶中地球大小的行星共同圍繞太陽運(yùn)行時，各自的馬蹄形軌道會是什么樣子。所謂的宜居帶指在圍繞恒星的區(qū)域中，溫度適宜，足以讓液態(tài)水在行星表面上存在。
讓我們先把這兩顆行星命名為 Terra 和 Tellus，在拉丁詞中都是 “地球”的意思。Terra 和 Tellus 距離最近時只有一個天文單位的 4% 至 5%。天文單位是地球和太陽之間的平均距離，約合 1.5 億公里。雷蒙德說，在這樣的距離下，它們看起來就相當(dāng)于四分之一或五分之一個滿月。然后，兩顆行星會慢慢地彼此遠(yuǎn)離，直至運(yùn)行到太陽后面看不見彼此為止。
雷蒙德稱 :“看到馬蹄形軌道中的伴星在天空中不斷變大并成為主要光源，那將會令人敬畏。”
兩顆行星靠近和遠(yuǎn)離的周期取決于馬蹄形軌道的寬度。雷蒙德說，對于 Terra 和 Tellus 來說，其馬蹄形軌道為 0.995 個天文單位到 1.005 個天文單位，所以兩顆行星每次接近大約需要 33 年。他同時指出，與太陽距離的微小變化可能意味著，Terra 和 Tellus 的氣候不會有太大變化，因為它們都在馬蹄形軌道的兩邊循環(huán)往復(fù)地運(yùn)轉(zhuǎn)。
那么 Terra 和 Tellus 上的生命會是什么樣子?雷蒙德想象星球之間會有競爭和合作，可能發(fā)生戰(zhàn)爭或者星際穿越的愛情故事。人們可能還會想象，早在兩顆行星通過太空飛行接觸彼此之前，兩個世界就可能通過無線電進(jìn)行遠(yuǎn)程交流。
這種沿馬蹄形軌道運(yùn)行的行星很可能在演化過程中演變成原行星或胚胎世界，兩者還可能發(fā)生碰撞，并從一個軌道遷移到另一個軌道。
雷蒙德說 :“在某些情況下，馬蹄形軌道會改變。但據(jù)我所知，還未曾研究過這種情況發(fā)生的頻率。”
不過，雷蒙德說，“即使這種情況只有百萬分之一的概率發(fā)生，在銀河系的數(shù)千億顆恒星中，仍然會有很多潛在的類地行星在圍繞馬蹄形軌道運(yùn)行。”
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