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  • 地球和火星,木星和土星,由不相同的物质组成,太阳系被分割了?

    科学家终于“登上”了太阳系相当于落基山脉的高度,在发表在《自然天文学》期刊上的一项研究中,来自美国和日本的科学家揭示了我们宇宙邻居“大鸿沟”的可能起源。这种众所周知的分裂,可能在太阳刚形成时就把太阳系分开了。这一现象有点像落基山脉将北美分为东西两部分。一边是“地球”行星,如地球和火星。它们是由与更遥远的“木星”(如木星和土星)大不同类型的物质组成。

    地球和火星,木星和土星,由不相同的物质组成,太阳系被分割了?

    东京理工学院地球生命科学研究所(ELSI)的研究员,主要作者Ramon Brasser说: 问题是如何创造出这种成分上的区别?如何确保来自太阳系内外的物质在其历史早期就不会混合在一起呢?布拉瑟和合著者、科罗拉多大学博尔德分校地质科学系教授斯蒂芬·莫伊齐斯(Stephen Mojzsis)认为:我们已经找到了答案,这可能会为地球上生命的起源提供新线索。

    太阳圆盘上有重要的线索

    早期太阳系至少被一个环状结构分割成两个区域,该结构在年轻的太阳周围形成了一个圆盘。这个圆盘可能对行星和小行星的演 化,甚至对地球上生命的历史有着重大 影响。 这种成分差异最可能的解释是:它来自这个气体和尘埃圆盘的内在结构。研究人员创造出了一个术语“大鸿沟”,今天看起来并不太像。这是一片相对空旷的空间,位于木星附近,恰好在天文学家所说的小行星带之外。

    地球和火星,木星和土星,由不相同的物质组成,太阳系被分割了?

    但是仍然可以在整个太阳系中探测到它的存在,从这条线向太阳移动,大多数行星和小行星倾向于携带相对较低的有机分子丰度。然而,向木星和更远的方向走去,就会出现一幅不同的图景:太阳系这个遥远部分的,几乎所有东西都是由富含碳的物质组成。这种区别当它第一次被发现时真的是一个惊喜,许多科学家认为木星是造成这一意外的原因。

    地球和火星,木星和土星,由不相同的物质组成,太阳系被分割了?

    当时的想法是,这木星的质量如此之大,以至于它可能起到了引力屏障的作用,阻止了来自太阳系外部小行星和尘埃螺旋向太阳系内部旋转。科学家们使用了一系列计算机模拟来探索木星在太阳系演化中的作用。发现,虽然木星很大,但它在形成之初可能从来没有大到足以完全阻止岩石物质向太阳内移动的程度。如果木星不是负责创造和维持这种成分区别的原因,那还能是什么呢?

    显而易见的解决方案

    多年来,在智利阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA)天文台的科学家们注意到,遥远恒星周围有一些不寻常的东西:年轻恒星系统经常被气体和尘埃组成的圆盘包围,在红外线下,它们看起来有点像老虎的眼睛。如果太阳系在数十亿年前就存在类似的环,那么从理论上讲,它可能是造成大鸿沟的原因。这是因为这样的环会产生高低压气体和尘埃交替带。反过来,这些带可能会将太阳系最早的“积木”拖入几个截然不同的下沉:

    地球和火星,木星和土星,由不相同的物质组成,太阳系被分割了?

    其中一个将会产生木星和土星,以及另一个地球和火星。在山区,大分水岭导致水以这样或那样的方式流失,这类似于这种压力冲击会如何分割太阳系中的物质”。但是,太空中的障碍可能并不完美。一些太阳系外物质可能仍在攀越分水岭。而这些外围物质可能对地球的演变起到了重要作用。那些可能进入地球的物质将是那些挥发性、富含碳的物质,这给了地球水和有机物等等,剩下的就是地球历史了。

    地球和火星,木星和土星,由不相同的物质组成,太阳系被分割了?

    博科园|研究/来自:科罗拉多大学博尔德分校

    参考期刊《自然天文学》

    DOI: 10.1038/s41550-019-0978-6

    博科园|科学、科技、科研、科普

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