太陽系的行星工廠

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翻譯：葛文迪

校對：牧夫校對組

編排：胡暖暖

后臺：朱宸宇

https://phys.org/news/2026-05-ligovirgokagra-precision-gravitational-astronomy.html

在木星軌道正外側，形成了一個高壓氣體環(huán)形區(qū)域。在這個"塵埃陷阱"中，數百萬年間形成了不同成分的星子。

圖片來源：MPS / hormesdesign.de

研究人員長期以來一直懷疑，這一過程是混亂且不均勻的，而非有序的。太陽系早期不同區(qū)域可能在不同條件下演化，不同發(fā)展階段的星子可能同時形成。

如今，德國馬克斯·普朗克太陽系研究所（MPS）的科學家表示，他們已在木星軌道正外側識別出一個特別重要的區(qū)域。根據發(fā)表在《天體物理學雜志》上的一項新研究，這個環(huán)形區(qū)域是星子高效且高度多樣化的誕生地。

他們的計算機模擬表明，在大約兩百萬年的時間里，該區(qū)域產生了成分截然不同的星子。

不同的碳質球粒隕石群（此處為CO、CV、CM、TL、CI和CR）可以追溯到大約兩百萬年間形成的不同世代的星子。它們在細粒物質（此處以藍色顯示）和包體（此處以棕色顯示）的比例上有所不同。

圖片來源：MPS / hormesdesign.de

"不同類型的星子顯然在塵埃氣體盤的同一區(qū)域形成，只是時間不同。木星軌道正外側的區(qū)域為此提供了絕佳條件，"行星形成莉澤·邁特納研究組負責人喬安娜·德拉茲科夫斯卡表示。

木星軌道形成了一個強大的塵埃陷阱

該研究聚焦于太陽系誕生后約兩百萬年至四百萬年的時期。到那時，木星已經清掃了其軌道附近的大部分物質，在周圍的氣體和塵埃盤中留下了一個空隙。

科學家認為，這一過程還在木星軌道正外側形成了一個氣體壓力增強的環(huán)。漂移穿過該盤的塵埃顆粒被困在那里，導致大量物質堆積。這些密集的塵埃集合形成了稱為卵石的小型團塊。

早期研究已經表明，在這些"塵埃陷阱"內部的卵石可以在太陽系早期迅速成長為星子。然而，研究人員尚不清楚同一區(qū)域是否能夠在漫長時期內持續(xù)產生成分截然不同的天體。

碳質球粒隕石的外觀可能大不相同。有些，如這里展示的阿連德隕石，含有高比例清晰可辨的包體。

圖片來源：MPS / T. Klawunn

新研究表明這是可能的

利用先進的模擬，研究團隊發(fā)現，在這個塵埃陷阱中，數百萬年間可能形成了幾個截然不同的星子種群。結果也與地球上發(fā)現的特定隕石群的特征高度吻合。

"我們首次成功地利用早期太陽系的計算機模擬準確再現了隕石實驗室研究的結果。隕石可以說是行星形成理論的試金石，"MPS 所長兼宇宙化學家托爾斯滕·克萊因表示。

古老隕石揭示行星形成的線索

隕石是從太空飛來并在大氣層中幸存下來的巖石碎片。大多數被認為是古代星子的碎片，自太陽系最早時期以來基本保持不變。

研究人員專注于碳質球粒隕石，一種富含碳的石質隕石。先前的實驗室研究表明，這些隕石在模擬研究所考察的同一時期于木星外側形成。

科學家根據年齡和成分將碳質球粒隕石分為六組。有些很脆弱，主要由容易碎裂的細粒物質組成。另一些更堅固，含有嵌入在較細物質中的可見包體。

在模擬中，這些材料對應于年輕太陽系中存在的兩種不同物質。一種由易碎的塵埃物質組成，另一種由在早期較熱區(qū)域形成并隨后擴散到整個盤中的更穩(wěn)定團塊構成。

"對于我們的模擬來說，在小尺度和大尺度上模擬兩種物質的行為和相互作用至關重要，"MPS 博士生、論文第一作者內雷亞·古魯查加表示。

另一些，如伊武納隕石，幾乎完全由細粒、易碎的物質組成。這里展示的膠囊僅約一厘米長，含有少量這種非常罕見的隕石顆粒。

圖片來源：MPS / T. Klawunn

模擬揭示多代太空巖石

模型追蹤了單個顆粒的碰撞以及物質穿過巨大氣體盤的大規(guī)模運動。顆粒可以粘在一起、碎裂、向內漂向太陽，或在密集區(qū)域聚集。

模擬顯示，木星對較大、較堅固的顆粒的阻礙作用強于對微小塵埃顆粒。與此同時，新星子的形成逐漸消耗了部分可用物質。

隨著時間的推移，這些效應導致不同混合的物質聚集在木星軌道外側的區(qū)域。隨著平衡發(fā)生變化，明顯不同的星子世代開始出現。

在最初的50萬年間，易碎物質的數量最初下降，隨后在接下來的100萬年間再次增加。最終，出現了兩個截然不同的星子種群。一組主要由脆弱物質組成，另一組則由更穩(wěn)定的物質主導。

研究人員認為，甚至更早的隕石類型，超越碳質球粒隕石之外，也可能在同一個塵埃陷阱中形成。

"有強有力的證據表明，塵埃陷阱是我們太陽系中星子的首選誕生地，"喬安娜·德拉茲科夫斯卡表示。

責任編輯：郭皓存

牧夫新媒體編輯部

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