太阳系原行星盘中存有一个神秘空隙
据cnBeta：外媒报道，宇宙边界，或许是由年轻的木星或新兴的风造成，它很可能塑造了新生行星的组成。
在早期的太阳系中，一个由尘埃和气体组成的“原行星盘”围绕着太阳旋转并最终凝聚成我们今天所知的行星。
麻省理工学院(MIT)和其他地方的科学家对古代陨石的一项新分析表明，约在45.67亿年前，在小行星带今日所处的位置附近，这个圆盘中存在着一个神秘缺口。
该团队成果于2021年10月15日发表在《Science Advances》上，为这个缺口提供了直接证据。
“在过去的十年里，观察结果表明，空洞、空隙和环在其他年轻恒星周围的盘中非常常见，”麻省理工学院地球、大气和行星科学系(EAPS)EAPS的行星科学教授Benjamin Weiss说道，“这些都是气体和尘埃转变为年轻太阳和行星的物理过程的重要但不为人知的标志。
”
同样，在我们自己的太阳系中出现这种缺口的原因仍是一个谜。
一种可能性是，木星可能是一种影响。
当这个气体巨头成形时，它巨大的引力可能将气体和尘埃推向外围并在发展中的圆盘上留下了一个缺口。
另一种解释可能跟从圆盘表面出现的风有关。
早期的行星系统受强磁场的支配。
当这些磁场跟旋转的气体和尘埃盘相互作用时，它们可以产生强大的风，这足以将物质吹出去并在盘中留下一个缺口。
无论其起源如何，早期太阳系中的缝隙很可能是一个宇宙边界，使其两侧的物质无法相互作用。
这种物理分离可能塑造了太阳系行星的组成。
像在缝隙的内侧，气体和尘埃凝聚成陆地行星--包括地球和火星，而被归入缝隙较远一侧的气体和尘埃则在较冷的地区形成，像木星及其邻近的气体巨行星。
“穿越这个缺口相当困难，一颗行星需要大量的外部扭矩和动力，”论文的主要作者和EAPS的研究生Cauê Borlina说道，“因此，这提供了证据，它表明我们的行星的形成被限制在早期太阳系的特定区域。
”
Weiss和Borlina的共同作者包括MIT的Eduardo Lima、Nilanjan Chatterjee和Elias Mansbach、牛津大学的James Bryson以及清华大学的Xue-Ning Bai。
空间的分裂
在过去的十年时间里，科学家们观察到了进入地球的陨石成分中的一种奇怪的分裂。
这些太空岩石最初在太阳系形成的不同时间和地点形成。
那些已经被分析过的陨石表现出两种同位素组合中的一种。
很少有陨石被发现同时表现出两种同位素--一个被称为“同位素二分法”的难题。
科学家们提出，这种二分法可能是早期太阳系圆盘中的一个缺口造成，但这种缺口还没有得到直接证实。
Weiss的研究小组则通过对陨石的分析希望以此找到古代磁场的迹象。
当一个年轻的行星系统成形时，它携带着一个磁场，其强度和方向可以根据不断演变的盘内的各种过程而改变。
当古代尘埃聚集成被称为软骨颗粒的时候，软骨颗粒内的电子跟它们形成的磁场相一致。
软骨颗粒可以比人类头发的直径还要小，并且在今天的陨石中被发现。
Weiss的小组专门测量软骨颗粒从而确定它们最初形成的古代磁场。
在以往的工作中，该小组分析了两个同位素组的陨石中的一个样本--被称为非碳质陨石。
这些岩石被认为起源于一个“容器”或早期太阳系中相对靠近太阳的区域。
Weiss的研究小组之前在这个靠近太阳的区域的样本中发现了古代磁场。
陨石的错配
研究人员在他们的新研究中想知道磁场是否会在第二组同位素的“碳质”陨石中出现，从它们的同位素组成来看，它们被认为起源于太阳系的更远处。
他们分析了在南极洲发现的两块碳质陨石的软骨颗粒，每块的尺寸约为100微米。
通过使用超导量子干涉装置即SQUID--Weiss实验室里的一台高精度显微镜，研究小组确定了每个软骨颗粒的原始、古代磁场。
令人惊讶的是，他们发现它们的磁场强度比他们之前测量的更接近非碳质陨石的磁场强度要强。
由于年轻的行星系统正在形成，科学家们预计，磁场的强度应该随着跟太阳的距离而衰减。
相比之下，Borlina和他的同事们发现远处的软骨矿有一个更强的磁场，约是100微特斯拉，而在较近的软骨矿中，磁场是50微特斯拉。
作为参考，今天地球的磁场约为50微特斯拉。
一个行星系统的磁场是衡量其吸积率的一个标准，或是说它能在一段时间内把气体和尘埃吸到其中心的数量。
根据碳质软骨柱的磁场，太阳系的外部区域一定比内部区域增加了很多质量。
通过使用模型模拟各种情况，研究小组得出结论--对吸积率不匹配的最可能的解释是在内部和外部区域之间存在一个缺口，这可能减少了从外部区域流向太阳的气体和灰尘的数量。
Borlina说道：“间隙在原行星系统中非常常见，我们现在（研究）表明在我们自己的太阳系中也有一个。
这给出了我们在陨石中看到的这种奇怪的二分法的答案，并还提供了差距影响行星组成的证据。
”
10月13日灶神星冲日，“最亮小行星”迎来观测良机
天空中最亮的小行星——灶神星将于10月13日冲日，冲日前后亮度约为6.3等，迎来观测良机。 为什么冲日前后是观测灶神星的好时机？中国科学院紫金山天文台科普主管王科超说，冲日是指天体与太阳的地心视黄经相差180度，此时天体、地球、太阳三者近似排成一条直线，地球恰好位于中间。
冲日前后，灶神星处于本轮会合周期中距离地球较近的阶段，被太阳照射的一面几乎完全朝向地球，亮度高且整夜可见，因此观测条件最为有利。
“10月中旬的前后数周都比较适合观测。
”王科超介绍，冲日时，灶神星在日落时从东方升起，几乎整夜可观测。
天文爱好者可借助双筒望远镜寻找它。
由于人类肉眼的观测极限约为6等，视力极佳的观测者，在无光污染的暗夜环境下有机会尝试肉眼观测它。
无论用肉眼还是用望远镜观测，灶神星均呈现星点形态。
“灶神星在星空中的位置也并非固定，相对于背景恒星每天会略微向西移动，但移动幅度很小。
借助星图定位，并连续观察几晚，就有机会从相对固定的背景恒星中辨认出这个会慢慢‘挪动’的小行星星点。
”王科超说。
值得一提的是，灶神星与地球距离最近时发生在10月9日，比冲日早4天，并非恰好发生在冲日当天。
王科超解释道，冲日看的是天体与太阳在天空中的相对位置，而不是距离远近。
灶神星的轨道既不是正圆，也与地球轨道不在同一平面，其轨道与黄道面存在约7度的倾角，因此“方向最对”和“距离最近”并不一定落在同一天。
王科超介绍，灶神星于1807年3月29日被发现，是人类发现的第四颗小行星。
灶神星个头相对较大、反照率高，是从地球上看最亮的小行星。
灶神星还有一个特别之处：地球上已经找到了来自它的陨石。
王科超解释道，陨石是太阳系天体形成和演化过程中不同阶段残留的“化石”。
灶神星在漫长的演化过程中经历过剧烈撞击，一些表面岩石由此被抛入太空，部分碎片最终落到地球。
在地球上收集到的无球粒陨石中，有一大类被称为HED族无球粒陨石。
HED取自三类陨石英文名称的首字母，分别是古铜钙长无球粒陨石（Howardite）、钙长辉长无球粒陨石（Eucrite）和古铜无球粒陨石（Diogenite），它们被认为来自灶神星。
“绝大多数陨石很难确定母体来源，但HED陨石不仅是已发现无球粒陨石中数量最多的族群之一，而且母体来源明确，这些‘送到地球的灶神星样品’为科学家研究灶神星的形成演化和撞击历史提供了重要依据。
”王科超说。
（新华社）
无推进剂航天器技术或助人类抵达星辰
## 一枚联盟FG火箭从拜科努尔航天发射场的加加林起点（15号发射工位）发射。图片来源：比尔英戈尔斯 未来的航天器或许可以通过从行星、阳光和太阳风中获取动量而非使用机载燃料来飞得更远。
每一种传统火箭都面临着同样的问题：它必须携带用于推进自身的物质。
自从康斯坦丁齐奥尔科夫斯基提出火箭方程以来，航天器一直通过燃烧燃料并向后喷射来依据牛顿第三定律向前运动。
但是添加推进剂也会增加重量，这就需要更多燃料来加速更重的飞行器。
这种复合负担对任务造成了严重限制，也使得星际旅行显得异常困难。
如果航天器不需要携带推进剂就能移动呢？ 一篇全面的综述通过研究太空飞行的无推进剂推进技术来探索这种可能性。
这些方法不依赖化学燃烧，而是从太空中已存在的力中获取能量或动量，有可能支持传统火箭无法完成的任务。
旅行者号航天器成功利用引力弹弓效应探索了外行星。
图片来源：美国国家航空航天局喷气推进实验室 引力助推用燃料换取时间 引力弹弓是最成熟的无推进剂方法，几十年来一直用于引导航天器。
工程师会在精心选择的时间和角度让航天器掠过行星，使其获得行星轨道动量的一小部分，无需燃烧燃料即可加速。
旅行者号曾利用这一策略到达所有四颗外行星。
它的主要限制在于时机：所需行星必须正确排列，因此发射机会很少，且可行路线受限。
帆利用阳光和太阳风 太阳帆通过利用太阳光的辐射压力提供更持续、更便捷的推进力。
这些巨大的薄膜通过反射光子产生推力，无需燃料就能缓慢但持续地加速。
日本的IKAROS探测器曾成功演示了这项技术，仅依靠太阳光就抵达了金星。
然而，太阳帆需要巨大、轻如蛛丝的材料，这些材料必须在恶劣的太空环境中存活多年，且其性能会随着与太阳距离的增加而显著下降。
伊卡洛斯（IKAROS），这颗展示了太阳帆技术的日本卫星。
图片来源：日本宇宙航空研究开发机构（JAXA） 磁帆采用不同的方法，利用超导线圈产生强大的磁场来偏转太阳风——从太阳持续流出的带电粒子流。
通过推动这种等离子体，磁帆不消耗推进剂就能产生推力。
它们可能比太阳帆提供更好的加速度，且不会像反射膜那样随时间退化。
问题在于？产生所需的磁场需要巨大的超导线圈，其半径可能达到50公里，并且需要维持在低温环境下。
建造和部署此类结构的技术目前根本不存在。
电帆是一种较新的变体，它使用带电系绳而非磁场来排斥太阳风质子。
这类系统有望比磁帆更轻，但它们同样需要部署极长的轻质导线，并且需要大量电力来维持必要的电荷。
每种方法都有其取舍 每种无推进剂方法都有独特优势，但也面临着不同的工程难题。
引力助推目前可行，但需要精确的行星排列。
太阳帆能提供稳定推力，但需要大型且精密的结构。
磁帆和电帆可避免材料退化，但所需技术仍在研发中。
该综述明确指出，没有哪一种单一方法能解决所有挑战，但这些方法结合起来可能从根本上改变我们探索太阳系及更远空间的方式。
对于真正雄心勃勃的星际空间任务而言，不携带推进剂可能不仅是有利的，甚至可能是绝对必要的。
参考文献10.1016j.actaastro.2026.01.024 改编自最初发表于《今日宇宙》的一篇文章。
相关知识 星辰是宇宙中闪烁的天体，包括遥远的恒星、环绕行星的卫星，以及偶尔划过天际的流星。
它们在黑暗中散发微光，曾是古人辨别方向的指南，也承载着人类对宇宙的好奇与想象。
每一颗星辰都有自己的故事，有的诞生于星云坍缩，有的在星系间流浪，是浩瀚宇宙写给地球的浪漫诗篇。
BY: Mark Thompson, Universe Today FY: AI 如有相关内容侵权，请在作品发布后联系作者删除 转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处
