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我们太阳系的行星遵循着良好且可预测的轨道，但情况并非总是如此。在太阳系早期的混乱时期，木星及其它的巨行星似乎从它们的诞生地点迁移到了我们今天观察到的稳定轨道。
巨行星的迁移已被用来解释行星系统的许多特征，例如我们太阳系中小行星带中物体的不均匀间距。迁移还可以解释其他行星系统中被称为“热木星”的巨大行星，它们距离其主星非常近，比它们可能形成的距离要近得多。
现在，一项发表在6月5日《自然》杂志上的新研究表明，木星一种特殊的迁移——先向内，然后向外——可以解释火星相对较小的尺寸。（《大众科学》是自然出版集团的一部分。）
研究人员建立了许多数值模拟，试图追踪行星在太阳系诞生后数千万年内的形成过程。但通常，火星构成了一个问题。“随着物质的缓慢积累，基本上总是会发生的情况是，你最终会在它们应该在的位置得到与地球和金星大小相当的行星，”该研究的主要作者、科罗拉多州博尔德市西南研究院的行星科学家凯文·沃尔什说。“但是最终出现在火星位置附近的物体也和地球一样大。”实际上，与地球相比，火星的直径只有地球的一半左右，质量只有地球的十分之一左右。
如果火星在形成时可用的原材料较少，问题就会消失。为了解释这种稀缺性，沃尔什和他的同事设计了一个模型，其中木星的运动扫除了许多碰撞形成类地行星的星子（小天体）。今天，木星在距离太阳大约地球-太阳距离五倍的地方绕太阳运行，也就是五个天文单位（AU）。但是，与围绕年轻太阳的气体盘的相互作用很可能在太阳系诞生后的最初数百万年内将木星向内拉。
沃尔什和他的同事发现，如果木星一直拉到大约 1.5 AU，然后由于土星和气体盘之间的引力相互作用而向外退去，那么它的运动将散射大部分位于地球轨道之外的星子。因此，虽然地球和金星继续吸积更多的原行星物质，但火星在更远处的生长却受到了阻碍。整个向内和向外的迁移可能发生在几十万年内；然后，内太阳系的行星将在数千万年内完成它们的演化。
木星的迁移可以解释类地行星的不同尺寸，而且它似乎也与火星和木星轨道之间的小行星带的现状相符。“对这项研究的真正考验是小行星带，它就在木星来回移动的火力线上，”沃尔什说。“我们真的不知道是否能得到任何有意义的小行星带。”但木星的进出似乎散射了适量的物质，使今天的小行星带保持原位，并且也可以解释小行星带的内部和外部部分拥有略微不同种群的事实。
在沃尔什和他的同事设计的模拟中，一个小行星家族起源于外太阳系的巨行星之间，另一个家族起源于离太阳近得多的地方。巨行星的迁移动作在一定程度上混合了这两个小行星家族，但并未完全混合，在小行星带内留下了两个可辨别的种群。“我们最终与小行星带非常匹配，”沃尔什说。“总质量相当不错，我们还能够重现小行星带中的这种二分性。”