小行星帶若形成超級地球，地球命運將如何改寫？

想像一下，如果火星與木星之間的小行星帶沒有形成無數小行星，而是凝聚成一顆超級地球，這會對我們的太陽系產生什麼影響？科學家最新研究揭示，這樣的巨行星可能會讓地球變得不宜居住，甚至為我們探索太陽系外生命提供重要線索。

這項研究由佛羅裡達理工學院畢業生艾蜜莉·辛普森主導，她從小就對太空充滿熱情。辛普森在行星科學與天文物理學雙學位的基礎上，發表了這篇探討太陽系另一種可能性的研究。她的研究題為《火星與木星之間的星球如何影響內太陽系？對軌道運動、傾斜度與離心率的影響》，並發表在太陽系研究頂尖期刊《伊卡洛斯》上。

辛普森與指導教授陳浩德合作，利用3D模型模擬瞭如果小行星帶位置形成一顆質量至少是地球兩倍的超級地球，太陽系結構可能如何演變。他們發現，若這顆超級地球質量較小，內太陽系仍能維持宜居狀態；但若質量過大，則可能導致地球軌道偏移，甚至被推出宜居帶。

研究人員表示，自1992年發現第一顆系外行星以來，科學家一直好奇其他行星系統與我們太陽系的相似程度。事實上，我們的太陽系相當獨特，大多數行星系統更為緊湊，且許多系統包含超級地球。瞭解內太陽系行星（水星、金星、地球與火星）的宜居性如何因超級地球的存在而改變，有助於指導天文生物學家研究哪些行星系統可能支援生命。

辛普森在研究中提出了五種不同的行星質量假設，從地球質量的1%到10倍不等。她模擬了每種質量下兩百萬年的軌道變化，追蹤其他行星傾斜度與離心率的變化。傾斜度影響季節溫度強度，而離心率則決定季節長短。研究發現，質量較小的超級地球對內太陽系宜居性影響較小，但質量過大的超級地球則可能導致季節間溫度差異過大，甚至將地球推出宜居帶。

這項研究雖然是假設性的，但能幫助天文生物學家預測生命在行星系統中可能存活的條件與位置。同時，這也讓我們瞭解超級地球的大小如何影響其周圍行星的宜居性。辛普森指出，如果我們發現一個類似太陽系的系統，但其中小行星帶位置存在一顆行星，那麼該系統內側區域是否仍適合居住，取決於這顆行星的大小。如果質量過大，可能會對其軌道內的行星造成毀滅性影響。

參考資料：艾蜜莉·辛普森與陳浩德，《火星與木星之間的星球如何影響內太陽系？對軌道運動、傾斜度與離心率的影響》，2024年11月7日，《伊卡洛斯》。DOI: 10.1016/j.icarus.2024.116364