木星,太阳系中的巨无霸,其强大的引力如同一只无形大手,肆意扰乱无数岩石质与冰质天体的运行轨迹。这些被称为 “星子” 的天体,恰似现今的小行星和彗星。引力扰动下,剧烈碰撞频繁上演,释放出的巨大能量足以熔化星子内部的岩石与尘埃,进而诞生了名为 “球粒” 的熔融岩石小液滴。时光流转,许多古老的球粒依旧保存在坠落到地球的陨石之中,宛如宇宙的神秘使者,静静诉说着太阳系早期的故事。
近日,日本名古屋大学与意大利国家天体物理研究所(INAF)的科学家携手,取得重大突破:他们不仅成功揭开球粒的形成机制,还借助这一成果,精准推算出木星的形成时间。相关研究显示,球粒的大小、在太空中的冷却速度等特征,均与发生碰撞的星子含水量紧密相关。这一发现不仅与科学家在陨石样本中的观察结果完美吻合,还确凿证实了行星的诞生直接推动了球粒的形成。
球粒,这些直径约 0.1 至 2 毫米的小球体,在太阳系形成初期被纳入小行星内部。数十亿年后,部分小行星碎裂,其碎片坠入地球,成为陨石。然而数十年来,球粒为何呈现圆形,一直是科学界的未解之谜。
名古屋大学地球与环境科学研究生院的共同通讯作者 Sin-iti Sirono 教授解释道:“星子相互碰撞时,内部水分会瞬间汽化,形成膨胀的蒸汽。这种蒸汽如同微型爆炸,将熔融的硅酸盐岩石破碎成细小液滴,也就是我们如今在陨石中看到的球粒。” 他还补充说:“以往的球粒形成理论需要极其特殊的条件才能解释其特征,而我们提出的模型,所需条件正是木星诞生时早期太阳系中自然存在的环境。”
研究团队构建了木星演化的计算机模拟模型,细致追踪其引力如何导致早期太阳系中岩石质星子与富水星子发生高速碰撞。意大利国家天体物理研究所(INAF)的共同通讯作者、高级研究员迭戈・图里尼博士表示:“我们将模拟生成的球粒特征与数量,同陨石观测数据进行对比,发现模型能自然生成与实际相符的球粒。模型还显示,球粒的形成过程,与木星通过大量积聚星云气体达到巨大体积的过程同步。陨石数据表明,球粒形成的高峰期出现在太阳系诞生后 180 万年,这也是木星诞生的时间。”
这项研究为我们清晰勾勒出太阳系的形成过程。不过,由木星形成引发的球粒生成过程持续时间较短,难以解释为何陨石中会存在不同年龄的球粒。科学家推测,最可能的原因是,土星等其他巨行星在诞生时,也引发了球粒的形成。通过研究不同年龄的球粒,科学家能够追溯行星的形成顺序,进一步洞悉太阳系随时间的演化过程。这项研究还表明,这些剧烈的行星形成过程很可能在其他恒星周围也会发生,为人类了解其他行星系统的演化提供了珍贵线索。
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