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bob在线下载:中外学者从陨石中解密太阳系早期演化历史

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发布时间:2022-04-24来源:浙大融媒体中心作者:柯溢能0

陨石,作为来自太空的“客人”,是小行星或彗星分裂、撞击后产生的碎片。它们包含着太阳系形成初期的丰富信息,科学家们通过收集并研究这些“天外来客”,揭秘早期太阳系形成和演化的历史。

近日,bob在线下载物理学院刘倍贝研究员与丹麦哥本哈根大学和瑞典隆德大学的合作者们,共同提出原行星盘气体外流效应能产生观测上的陨石同位素两极化现象,并据此构建了早期太阳系天体形成的新模型。这项成果于4月22日发表在国际知名期刊《科学进展》上,刘倍贝是论文的第一兼通讯作者。

陨石形成于太阳系诞生的初期,炽热的太阳周围存在一个原行星盘,是孕育行星和陨石的摇篮。陨石从化学成分上可分为炭质陨石和非炭质陨石。前者含有更多的含碳有机物,后者含有更多的铁镍等金属元素。通过吸积盘内固体物质陨石不断长大,盘内靠太阳位置温度高,形成的陨石以非炭质为主;远离太阳位置温度低,形成的陨石以炭质为主。最新的陨石分析表明以上两类陨石的同位素含量也“泾渭分明”,呈现两极化分布,而这种泾渭分明的差异被视为构成原初行星盘内的固体物质在内外部的不同所导致。

陨石群同位素“泾渭分明”的现象也激发了学界对太阳系早期演化的构想。为了解释以上观测,刘倍贝团队着眼于学界通:鍪拥男行桥讨械钠。他们发现在气体外流的影响下,固体颗粒物的迁移速率和方向发生改变。模拟结果表明,盘外侧的炭质固体颗粒需要经过三百万年才会最终迁移进入内盘类地行星形成区,在他们流入内盘之前,成长于该区域的陨石母体们靠吸积耐火物质形成,炭质陨石母体形成于外盘,通过吸积炭质颗粒物长大。在约三百万年之后,炭质颗粒物最终迁移进入内盘。此后地球和火星等类地行星吸积炭质颗粒物成长,因而它们的同位素含量是两大类固体物质的混合。“重要的是,该模型预示着不同陨石的同位素差异并不是空间上的隔绝,而是形成时间上的演化。”刘倍贝说。

在这项研究中,浙大团队也指出了早先理论的缺陷。有研究提出木星的快速形成并在气体盘中开沟可以解释上述现象。开沟是指当行星足够大,引力效应很强,能够清空轨道周围的气体。该模型要求木星固体核在太阳系诞生后一百万年内快速形成,刘倍贝表示,如果木星确实能在气体盘中开一个深沟而完全阻断后续固体颗粒的内流,则内外盘的固体物质自此隔绝,内盘非炭质固体颗粒物会因快速迁移而消耗殆尽。然而陨石测年研究表明,形成于内盘的非炭质O型和E型球粒陨石母体形成于太阳系诞生后两到三百万年间。“前人的工作先入为主,认为陨石同位素两极化的现象是太阳系中最大的行星在形成过程中的产物。但我们发现其很难同时解释太阳系陨石的形成年龄和同位素含量两大观测结果。”刘倍贝解释道。“对科学问题的研究需要不断打破固有思维。”谈及这项研究的意义,刘倍贝说。

刘倍贝团队主要研究涵盖了天体物理学和行星科学的交叉前沿,深入探究行星起源,演化和构型,通过理论和数值模拟来阐释太阳系和系外行星的观测特性。本研究受到国家自然科学基金面上项目和bob在线下载百人计划启动基金的资助。

原文链接:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm3045

(文 柯溢能/图片由受访人提供)

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