早期太陽系的物質是如何實現遷移的？隕石裡或有答案

2020-09-09 科學大觀園雜誌


阿聯德隕石局部。這種隕石包含有太陽系中最古老的物質。

《美國國家科學院院刊》於當地時間9月8日發文稱，研究人員通過分析一種罕見的隕石後發現，即使木星會在形成行星的塵埃-氣體盤上鑿出空隙，阻礙物質運動，太陽附近的物質也能到達外太陽系。

該成果進一步加深了科學家對太陽系和行星形成過程的理解。

圍繞恆星的行星是如何形成的？普遍觀點認為，它們是由新形成的恆星周圍旋轉的塵埃-氣體盤中的物質吸積而成的。在太陽系中，球粒隕石為原行星盤的物質組成提供了證據。球粒隕石是一種由微型球粒物構成的隕石，它們像宇宙積塵一般聚集到了一起。

論文作者、UCD地球與行星科學教授Qingzhu Yin說：「如果我們能了解物質輸運情況，就能了解盤狀物的性質，並推斷出行星的形成機制。」

球粒隕石中的物質非常古老，可能包含著太陽系早期遺留下來的塵埃和碎片。地球和月球的巖石，以及「星塵號」等太空探測器收集到的宇宙塵埃和彗星物質樣品，為此提供了進一步的證據。通過測定隕石中氧、鈦和鉻等元素的同位素比例，研究人員能夠大致計算出這類隕石的形成時間與地點。

此前，Yin等已經證實，隕石按組成可以分為兩大類：碳質隕石被認為起源於外太陽系。非碳質隕石則形成於距太陽較近的盤狀物內。由於距離太陽很近，非碳質隕石中的碳基和揮發性化合物已經在高溫下消失了。

如果所有的行星都源自同一個原行星盤，那為什麼沒有產生更強的混合效果呢？Yin解釋說，木星形成較早，它在星盤上「鑿出」裂隙，這對塵埃的運動形成了阻礙。天文學家利用ALMA射電望遠鏡在其他恆星周圍的原行星盤中觀察到了類似現象。

然而，有的隕石似乎違背了普遍規律，形成了更廣泛的成分混合。Yin與UCD研究科學家Curtis Williams等對30顆隕石的同位素進行了詳細研究。首先，他們確認了隕石的分類符合「兩類劃分」。隨後，他們分別研究了墨西哥阿聯德隕石和澳大利亞卡努達隕石中的單個球粒物。

Williams等發現，這些隕石同時含有來自內太陽系及外太陽系的球粒——內太陽系部分物質可能設法穿越了木星裂隙，與太陽系外部的球粒「會師」，形成了球粒隕石，並在數十億年後落到了地球上。

內太陽系的物質是如何「逃離」的？Williams表示，有多種可能的機制。他說：「一種解釋是，雖然木星充當了『阻礙者』，但物質在盤狀物中面仍有運動。另一種解釋是，太陽系內部的風，可能將粒子吹過了木星裂隙。」

兩種解釋都可能與「星塵號」在彗星上發現的太陽系內部物質有關。Yin認為，這項新研究有助於建立宇宙化學、行星科學和天文學的聯繫，進而描繪出行星形成的完整圖景。

原創編譯：雷鑫宇 審稿：西莫 責編：陳之涵

期刊來源：《美國國家科學院院刊》

期刊編號：0027-8424

原文連結：https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-09/uoc--mst090820.php

https://www.ucdavis.edu/news/meteorites-show-transport-material-early-solar-system

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