火星和木星是如何從太空巖石墜毀中形成的？
藝術家對火星內部的演繹。一項新研究表明，火星是由較小的太空巖石碰撞形成的，而不是那些產生木星巖石核心的火星。圖片新增2013年4月30日。
科學家說，產生火星的猛烈的太空巖石碰撞似乎與那些被認為形成木星巖石核心的人驚人地不同。不同之處在於太陽系早期在太陽周圍旋轉的塵埃，冰和其他顆粒盤的變化。研究人員表示，在行星形成的早期階段，行星形成的軌道有一個「梯度」，它繞著年輕的太陽旋轉。他們補充說，距離太陽更遠的行星更有可能比接近世界的行星更大。
日本名古屋大學的研究員小林弘說：「這種差異可以用雪線來解釋。」他指的是太陽系中的區域，冰冷的化合物冷卻到45億年前。「如果我們考慮類地行星，它接近太陽，這意味著溫度非常高，固體的主要成分是巖石，或類似的東西，」小林補充道。「但如果我們考慮外盤 - 在這種情況下，主要成分是冰 - 它可能是冰星子[形成木星]。」
通過崩潰一起成長
根據今天的理論，太陽系大約在45億年前就已存在。太陽形成在一個旋轉的碎片盤的中心。隨著年輕太陽流出的粒子和熱量，內太陽系中的大部分冰和氣體消散，留下小的巖石體。Kobayashi和他的合著者，芝加哥大學Origins實驗室的研究員Nicolas Dauphas進行了計算機模擬，以了解火星是如何在這些條件下形成的。
今天，火星繞太陽運行約1.5個天文單位（AU）或地球 - 太陽距離。該模型將形成火星的星子劃分為四個環或環，即來自太陽的1.5,1.8,2.2和2.7個AU，將數百萬個物體視為較大的「質量批次」以簡化計算。接下來，研究人員通過觀察星子如何隨著時間的推移相互碰撞來跟蹤火星的演變。碰撞取決於幾個因素：火星周圍有多少氣體，物體軌道的變化，以及軌道對太陽系相對平坦平面其餘部分的傾斜 。
根據模型，這個過程有些混亂。研究人員指出，較小的星子在相互撞擊時很容易失去相當大的質量塊，從而在碰撞後產生更小的物體。其中一些碎片粘在較大的身體上，而另一些則移開，取決於它們與該區域的氣體相互作用。
這意味著與火星不同，它的核心只有地球大小的十分之一，創造木星巨大核心的時間尺度 - 幾乎是地球大小的10倍 - 將會非常漫長，特別是在考慮小的星子碰撞時，小林說。「對於大型星子，碎片吸積不太重要，」他補充說。「增長時間尺度太長，無法在氣體壽命期間產生木星的核心。」
「幾十個火星大小的胚胎」
科學家們確定，形成火星的星子可能共同形成於太陽質量百分之一的環形中。每個獨立的星子的半徑小於6.21英裡（10公裡）。粉碎和生長過程可能會產生「數十個火星大小的胚胎」，從太陽落下0.4 AU到1.5 AU之間。Kobayashi說，可能是因為木星的引力改變了火星的軌道，火星本身就是從太陽旋轉1 AU，可能「散射」到大約1.5 AU的距離。根據一些理論，在巨人形成之後，由於與土星的共振，行星移動了軌道。
然而，小林告誡說，木星移動理論仍然很新，需要進一步研究。
其餘的星子將具有高度偏心的軌道，因此它們的星子可能會撞到其他太陽系碎片中。小林的模特說，隨著時間的推移，這些可能會被吹散。