約45億年前， 木星迅速膨脹成為我們今天看到的巨行星。它巨大的引力擾亂了無數(shù)巖石和冰質(zhì)天體的運(yùn)行路徑，這些天體被稱為星子，類似于今天的小行星和彗星。這些擾動(dòng)導(dǎo)致了劇烈的碰撞，其能量之高甚至使行星內(nèi)部的巖石和塵埃熔化，形成了被稱為球粒的熔巖液滴。許多古老的液滴至今仍保存在墜落地球的隕石中。

在一項(xiàng)新的突破中， 日本名古屋大學(xué)和意大利國(guó)家天體物理研究所 (INAF) 的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了這些球粒是如何形成的，并利用它們精確地確定了木星的形成時(shí)間。

他們的研究發(fā)表在 《科學(xué)報(bào)告》 上，揭示了隕石球粒的特征，包括其大小和在太空中的冷卻速度，是由碰撞行星中水的含量決定的。這一發(fā)現(xiàn)不僅與科學(xué)家在隕石樣本中觀察到的結(jié)果相吻合，也證實(shí)了行星的誕生直接驅(qū)動(dòng)了隕石球粒的形成。

顯微鏡下，阿連德隕石薄片上可見圓形球粒。圖片來源：京都大學(xué)三宅彰

46億年前的時(shí)間膠囊

隕石球粒，即直徑約0.1至2毫米的小球體，在太陽系形成時(shí)被整合到小行星中。數(shù)十億年后，這些小行星的碎片會(huì)脫落，并以隕石的形式墜落到地球上。隕石球粒是如何形成圓形的，幾十年來一直困擾著科學(xué)家們。

“當(dāng)行星相互碰撞時(shí)，水瞬間蒸發(fā)成膨脹的蒸汽。這就像微型爆炸一樣，將熔融的硅酸鹽巖石分解成我們今天在隕石中看到的微小液滴，”該研究的共同第一作者、名古屋大學(xué)地球與環(huán)境科學(xué)研究生院的Sin-iti Sirono教授解釋道?！耙郧暗男纬衫碚摕o法解釋球粒的特征，除非需要非常特殊的條件，而這個(gè)模型需要木星誕生時(shí)早期太陽系中自然發(fā)生的條件?！?/p>

木星引力引發(fā)行星碰撞，巖石融化成水滴，并被膨脹的水蒸氣分散。圖片來源：Diego Turrini 和 Sin-iti Sirono

研究人員開發(fā)了木星成長(zhǎng)的計(jì)算機(jī)模擬，并追蹤了木星的引力如何導(dǎo)致早期太陽系中巖石和富含水的行星之間發(fā)生高速碰撞。

“我們將模擬隕石球粒的特征和豐度與隕石數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)該模型能夠自發(fā)生成真實(shí)的隕石球粒。該模型還顯示，隕石球粒的形成與木星劇烈積聚星云氣體并最終達(dá)到其巨大尺寸的時(shí)間相吻合。隕石數(shù)據(jù)顯示，隕石球粒形成的高峰期發(fā)生在太陽系誕生后180萬年，因此這也是木星誕生的時(shí)間，”該研究的共同第一作者、意大利國(guó)家天體物理研究所（INAF）高級(jí)研究員迭戈·圖里尼博士說道。

顯微鏡下，阿連德隕石薄片上可見圓形球粒。圖片來源：京都大學(xué)三宅彰

確定行星形成時(shí)間的新方法

這項(xiàng)研究為我們太陽系的形成提供了更清晰的圖景。然而，木星形成時(shí)引發(fā)的隕石球粒形成過程過于短暫，不足以解釋為何我們?cè)陔E石中發(fā)現(xiàn)不同年齡的隕石球粒。最可能的解釋是，其他巨行星，例如土星， 在誕生時(shí)也觸發(fā)了隕石球粒的形成。

通過研究不同年齡的隕石球粒，科學(xué)家可以追溯行星的誕生順序，并了解我們的太陽系是如何隨著時(shí)間推移而演化的。這項(xiàng)研究還表明，這些劇烈的行星形成過程可能發(fā)生在其他恒星周圍，并為了解其他行星系統(tǒng)是如何演化的提供了新的見解。

編譯自/scitechdaily