?太陽系的形成分兩個階段。圖片來源：MARK A GARLICK

英國牛津大學(xué)、德國慕尼黑大學(xué)等機構(gòu)研究人員組成的一個國際研究團隊發(fā)現(xiàn)，早期太陽系的兩步形成過程，可以解釋太陽系內(nèi)外揮發(fā)性和同位素含量的年代學(xué)和分裂。相關(guān)論文近日發(fā)表在《科學(xué)》上。

這篇論文提出了一個關(guān)于太陽系形成和結(jié)構(gòu)的新理論框架，可以解釋類地行星（如地球、金星和火星）、外部行星（如木星）以及小行星和隕星組成的幾個關(guān)鍵特征。該研究借鑒了天文學(xué)（對其他太陽系形成過程的觀測）和隕石學(xué)（對隕石中同位素、鐵和水含量的實驗室實驗和分析）的最新進展。

天體物理和地球物理現(xiàn)象有助解釋在太陽和太陽系的最初形成階段，為何太陽系內(nèi)部的行星又小又干燥，而且?guī)缀鯖]有水。它通過兩個截然不同的步驟來解釋隕石記錄。內(nèi)類地原行星較早形成，內(nèi)部受強放射性衰變的加熱從而變干。

該跨學(xué)科團隊的數(shù)值實驗表明，內(nèi)太陽系吸積早開始和晚結(jié)束的相對年表，以及太陽系外行星更晚的出現(xiàn)和更快速的增生，可以用星子的兩個不同形成時期來解釋，星子是行星的組成部分。

最近對行星形成盤的觀察表明，盤中部是行星形成的地方可能有相對較低的湍流水平。在這樣的條件下，塵埃顆粒嵌在圓盤上，在軌道位置周圍有氣體和水，在那里它從氣體階段轉(zhuǎn)變?yōu)楸A段，從而能在太陽系內(nèi)部引發(fā)一場星子的早期形成爆發(fā)，然后再在更遠(yuǎn)處引發(fā)另一場。

星子群的兩個截然不同的形成時期，通過相互碰撞從周圍的圓盤進一步吸積物質(zhì)，導(dǎo)致形成原行星的地球物理內(nèi)部演化模式不同。該研究第一作者、牛津大學(xué)的Tim Lichtenberg指出：這些星子種群的形成時間間隔不同，這意味著它們由放射性衰變產(chǎn)生的內(nèi)部熱機有很大的不同。太陽系內(nèi)部的星子變得非常熱，形成了內(nèi)部的巖漿海洋，迅速形成了鐵芯，并去除了它們最初的揮發(fā)性成分，最終導(dǎo)致了干燥的行星成分。太陽系內(nèi)部的星子變得非常熱，形成了內(nèi)部的巖漿海洋，迅速形成了鐵芯，并去除了它們最初的揮發(fā)性成分，最終導(dǎo)致了干燥的行星成分。相比之下，太陽系外的星子形成的時間較晚，因此經(jīng)歷的內(nèi)部加熱要少得多，因此限制了鐵核的形成和揮發(fā)性物質(zhì)的釋放。

因此，早期形成的干燥的內(nèi)太陽系和后來形成的潮濕的外太陽系在它們歷史的早期就走上了兩條不同的進化道路。研究人員表示，這為理解類地行星最早大氣的起源以及在銀河系外行星普查背景下太陽系的位置開辟了新途徑。

相關(guān)論文信息：http://dx.doi.org/10.1126/science.abb3091



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