科学家刚发现太阳系原始行星工厂
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在木星轨道外侧不远处，形成了一个高压气体的环形区域。
在这个尘埃陷阱中，经过数百万年时间，成分各异的星子得以形成。
来源：MPShormesdesign.de
科学家们可能已经发现了太阳系中最重要的行星工厂之一，它就隐藏在木星轨道之外。
当太阳系最初形成时，年轻的太阳被一个广阔的气体和尘埃盘所环绕。
数百万年来，盘中的微小颗粒相互碰撞并合并成更大的岩石天体，称为星子。
其中一些天体最终演变成行星，而另一些则成为了今天小行星的祖先。
研究人员长期以来一直怀疑这一过程是混乱且不均匀的，而非有序的。
早期太阳系的不同区域可能在不同条件下演化，处于不同发展阶段的星子或许是同时形成的。
日前，德国马克斯普朗克太阳系研究所（MPS）的科学家表示，他们已确定木星轨道外一个特别重要的区域。
根据发表在《天体物理学杂志》上的一项研究，这个环形区域既是高效的，也是高度多用途的星子诞生地。
他们的计算机模拟表明，在大约两百万年的时间里，该区域形成了成分差异极大的星子。
不同类型的星子显然在早期尘埃和气体盘的同一区域形成，只是形成时间不同。
木星轨道外侧的区域为这种形成提供了绝佳条件，行星形成领域莉泽迈特纳小组的负责人乔安娜德拉日科夫斯卡说道。
不同类别的碳质球粒陨石（此处为CO、CV、CM、TL、CI和CR类）可追溯到不同代的星子，这些星子形成过程约为两百万年。
它们在细粒物质（此处以蓝色显示）和包裹体（此处以棕色显示）的比例上存在差异。
图片来源：MPShormesdesign.de
木星的轨道形成了一个强大的尘埃陷阱
这项研究聚焦于太阳系诞生后大约两百万到四百万年的时期。
到那时，木星已经清扫了其轨道附近的大部分物质，在周围的气体和尘埃盘中留下了一个空隙。
科学家认为，这一过程还在木星轨道外侧形成了一个气体压力增强的环带。
在星盘中漂移的尘埃颗粒被困在那里，导致大量物质堆积。
这些密集的尘埃聚集体形成了被称为卵石的小团块。
早期研究已经表明，在太阳系早期阶段，这些尘埃陷阱内的卵石可以迅速成长为星子。
不过，研究人员尚不清楚同一区域是否能在很长一段时间内持续产生成分差异很大的天体。
碳质球粒陨石的外观差异很大。
其中一些，比如这里展示的阿伦德陨石，含有大量清晰可辨的内含物。
……图片来源：MPST.Klawunn
这项新研究表明它是可能的。
通过先进的模拟，研究团队发现，在数百万年的时间里，这个尘埃陷阱中可能形成了几个不同的星子群体。
研究结果还与在地球上发现的特定陨石群的特征高度吻合。
我们首次通过早期太阳系的计算机模拟，成功准确再现了陨石实验室研究的结果。
可以说，陨石是行星形成理论的试金石，MPS主任兼宇宙化学家托尔斯滕克莱因表示。
其他的，比如伊武纳陨石，几乎完全由细粒、易碎的物质组成。
这里展示的胶囊只有大约一厘米长，里面装有这种非常罕见的陨石的几粒颗粒。
图片来源：MPST.Klawunn
古老陨石揭示行星形成的线索
陨石是从太空坠落并穿过地球大气层后幸存下来的岩石碎片。
大多数被认为是古老星子的碎片，自太阳系早期以来基本保持不变。
研究人员专注于碳质球粒陨石，这是一种富含碳的石质陨石。
此前的实验室研究表明，这些陨石形成于木星以外的区域，且形成时期与模拟研究中考察的时期相同。
科学家根据年龄和成分将碳质球粒陨石分为六组。
有些陨石很脆弱，主要由易碎裂的细粒物质组成。
另一些则更坚固，含有嵌入在更细物质中的可见内含物。
在模拟中，这些物质对应两种被认为存在于早期太阳系中的不同物质。
一种由脆弱的尘埃物质组成，而另一种则由更稳定的团块组成，这些团块早期在较热区域形成，之后扩散到整个星盘。
对于我们的模拟而言，对两种材料在小尺度和大尺度下的行为及相互作用进行建模至关重要，MPS的博士生、该论文的第一作者NereaGurrutxaga表示。
模拟揭示多代太空岩石
模型同时追踪了单个粒子的碰撞以及物质穿过巨大气体盘的大规模运动。
粒子可能会相互黏合、碎裂、向太阳内部漂移，或者在密集区域聚集。
模拟结果显示，木星对较大、较坚固的粒子的阻挡作用比对微小尘埃颗粒更强。
同时，新星子的形成逐渐消耗了部分可用物质。
随着时间的推移，这些效应导致不同的物质混合物在木星轨道以外的区域聚集。
随着平衡的变化，明显不同代的星子开始出现。
在最初的50万年里，易碎物质的数量先是下降，然后在接下来的100万年里再次上升。
最终，出现了两类截然不同的星子群体。
一类主要由脆弱物质组成，而另一类则以更稳定的物质为主。
研究人员认为，甚至比碳质球粒陨石更早的陨石类型也可能是在同一个尘埃陷阱中形成的。
乔安娜德拉日科夫斯卡表示：有充分证据表明，尘埃陷阱是太阳系中星子的首选诞生地。
相关知识
太阳系是以太阳为中心的天体系统，受太阳引力约束的天体包括八大行星（如水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星）、卫星、小行星带、彗星及星际尘埃等。
它诞生于约46亿年前，是宇宙中众多恒星系统之一，地球是其中唯一已知存在生命的行星。
BY: Max Planck Institute for Solar System Research
FY: AI
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