新發現：宇宙“高速公路” ，實現了人類在太陽系中快速旅行

天文學家發現，由太陽系引力相互作用產生的不可見結構創造了一個“空間高速公路”路徑。

這通道使物體能夠快速在太空中穿行，並可用於太空探索，以及彗星及小行星的研究。

通過對觀測和模擬數據進行分析，由塞爾維亞貝爾格萊德天文台納塔沙·托多羅維奇領導的一個研究小組觀察到，這些高速公路由無形結構內的一系列聯結拱組成，稱為空間流，每個行星都有自己的流，共同創造了研究人員定義下的“真正的天體高速公路”。

這條高速網路可以在幾十年內將物體從木星傳送到海王星，而不是傳統科技下所聽聞的在太陽系中旅行的物體經歷了數十萬到數百萬年更長時間跨度。

在太空中尋找隱藏的結構並不總是容易的，但觀察事物的移動方式可以提供有用的線索。特別是彗星和小行星。

離太陽的不同距離處分布著幾處岩石天體。還有木星家族的彗星（JFC），凡是軌道不到20年的彗星，其運行軌跡總不會超過木星的軌道。

半人馬座是懸遊在木星和海王星之間的冰塊。橫貫海王星的天體（TNO）則位離於太陽系較遠的區域，其軌道比海王星的軌道大。

為了模擬聯結這些區域的路徑，當TNO過渡到半人馬座、 最終成為JFC時，時間跨度從10000年到十億年不等。但是最近的一篇論文發現了一個與木星軌道相連的空間隧道，它似乎要快得多，控制著JFC和半人馬座的路徑。

雖然那篇論文沒有提到拉格朗日點，理論上，由兩個軌道物體（在本例中，木星和太陽）相互作用產生的相對重力穩定區域可以生成流形。所以托多羅維奇和她的團隊著手這項調查。

他們使用了一種稱為快速李雅普諾夫指示器（FLI）的工具，通用於檢測混沌。由於太陽系中的混沌與穩定流形和不穩定流形的存在有關，因此在短時跨度上，FLI可以捕獲其應用的動力學模型的穩定流形和不穩定流形的軌跡。

“在這裏，”研究人員在他們的論文中寫道，“我們使用FLI來檢測空間流形的存在和整體架構，並捕捉作用於軌道時間跨度的不穩定性；也就是說，我們使用這一敏銳而可靠的數據工具來更普遍地定義太陽系內的快速傳輸閾。”

他們收集了太陽系中數百萬個軌道範圍的數值，並計算了這些軌道如何與已知的流形相匹配，模擬了從金星到海王星的七顆主要行星所產生的擾動天象。

他們發現，日心距離越遠，最突出的拱門與木星相連；最強烈的是它的拉格朗日點流形。所有使用測試粒子模擬的木星遭遇顯示他們都訪問了木星第一和第二拉格朗日點附近。

幾十個左右的粒子在碰撞過程中被拋入行星群；但在2000年前後，更多的粒子脫離了圍繞太陽旋轉的軌道，進入了雙曲線逃逸軌道。平均而言，這些粒子分別在38年和46年後到達天王星和海王星，最快到達海王星的時間不到十年。

大多數——70%左右——在不到一個世紀的時間裏達到了100個天文單位的距離（冥王星的平均軌道距離為39.5個天文單位）。

木星的巨大影響並不令人驚訝。太陽系內，木星是僅次於他質量最大的天體。研究人員還發現，所有行星都會在與其軌道周期相應的時間跨度上產生相同的結構。

這一新的認識可以幫助我們更好地理解彗星和小行星是如何圍繞太陽系內部運動的，以及它們對地球的潛在威脅。基於上述優勢，對未來的太陽系探測任務是值得期待的。

但我們能夠更好地維護好這些路徑的公作效率，以避免行星碰撞等沖突事件；實際上相當難。

研究人員在論文中提道：“對已發現的相空間結構進行更詳細地定量研究……可以更深入地了解兩條小行星帶和地球區域之間的傳輸。”。

“將觀測、理論和模擬結合起來，將改善我們目前對作用於TNO、半人馬座、彗星和小行星種群的短期機制的理解，並將這一知識與長期監測到的通過軌道共振的混沌擴散的傳統圖像結合起來；這對於超極限的能量來說是一項艱巨的任務。”

這項研究發表在《科學進步》雜志上。

注：軌道周期指太陽系內行星圍繞太陽公轉的周期，如地球圍繞太陽的黃道平面轉動一圈約為24h。

BY: MICHELLE STARR

FY: 逆光

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