作者:麻省理工学院朱明华
信用:Pixabay/CC0公共领域
在早期的太阳系中，一个由尘埃和气体组成的“原行星盘”围绕太阳旋转，最终结合成我们今天所知的行星
麻省理工学院和其他地方的科学家对古代陨石的一项新分析表明，在4
5670亿年前，在今天小行星带所在的位置附近
今天在科学进展发表的研究小组的结果为这种差距提供了直接证据
麻省理工学院地球、大气和行星科学系(EAPS)的行星科学教授本杰明·韦斯说:“在过去的十年里，观察表明，空洞、间隙和环在其他年轻恒星周围的圆盘中很常见。”
“这些都是气体和尘埃转化为年轻的太阳和行星的物理过程的重要但不为人所知的特征
" 同样，我们太阳系中这种差距的原因仍然是个谜
一种可能性是木星可能有影响
随着气体巨人的形成，其巨大的引力可能会将气体和尘埃推向外围，在发展中的圆盘上留下一个缺口
另一种解释可能与从磁盘表面出现的风有关
早期的行星系统受强磁场控制
当这些磁场与旋转的气体和尘埃圆盘相互作用时，它们可以产生足够强大的风来吹出物质，在圆盘上留下一个间隙
不管起源如何，早期太阳系中的一个缺口很可能充当了宇宙边界，阻止了它两边的物质相互作用
这种物理分离可能塑造了太阳系行星的组成
例如，在间隙的内侧，气体和尘埃结合成类地行星，包括地球和火星，而气体和尘埃则转移到形成于icier区域的间隙的更远侧，如木星及其邻近的气体巨行星
“跨越这个鸿沟相当困难，一个星球需要大量的外部扭矩和动量，”第一作者、EAPS大学研究生考伊·博尔利纳说
“因此，这提供了证据，证明我们行星的形成仅限于早期太阳系的特定区域
" 韦斯和博里纳的合著者包括麻省理工学院的爱德华多·利马、尼兰简·查特吉和埃利亚斯·曼斯巴赫、牛津大学的詹姆斯·布莱森和清华大学的薛等
空间上的裂缝 在过去的十年里，科学家们观察到了一个奇怪的分裂，陨石的成分已经到达地球
这些太空岩石最初是在太阳系形成的不同时间和地点形成的
那些已经被分析的显示出两种同位素组合中的一种
很少发现陨石同时具有这两种特征——这是一个被称为“同位素二分法”的难题
" 科学家们提出，这种二分法可能是早期太阳系圆盘出现缺口的结果，但这种缺口尚未得到直接证实
韦斯的团队分析陨石寻找古代磁场的迹象
当一个年轻的行星系统成形时，它会带着一个磁场，磁场的强度和方向会随着演化圆盘内的各种过程而改变
当古代尘埃聚集成称为球粒的颗粒时，球粒内的电子与它们形成的磁场对齐
陨石球粒的直径可以小于人类头发的直径，如今在陨石中也能找到
韦斯的团队专门测量球粒，以确定它们最初形成的古磁场
在之前的工作中，该小组分析了来自陨石的两个同位素组之一的样品，这两个同位素组被称为非碳陨石
这些岩石被认为起源于一个“水库”，或早期太阳系的一个区域，相对靠近太阳
韦斯的团队先前在这个近距离区域的样本中发现了古代磁场
陨石不匹配 在他们的新研究中，研究人员想知道磁场在第二组同位素“碳质”陨石中是否相同，从它们的同位素组成来看，它们被认为起源于太阳系更远的地方
他们分析了南极发现的两块碳质陨石中的陨石球粒，每块约100微米
该团队利用超导量子干涉装置，即维斯实验室的高精度显微镜SQUID，确定了每个球粒的原始古磁场
令人惊讶的是，他们发现它们的场强比他们先前测量的非碳质陨石中的更强
随着年轻的行星系统逐渐成形，科学家预计磁场强度会随着离太阳的距离而衰减
相比之下，Borlina和他的同事发现，与较近的球粒中50微特斯拉的磁场相比，较远的球粒具有更强的磁场，约为100微特斯拉
作为参考，今天地球的磁场大约是50微特斯拉
一个行星系统的磁场是对其吸积速率的一种度量，或者是随着时间的推移，它能吸入其中心的气体和尘埃的数量
根据碳质球粒的磁场，太阳系的外部区域积累的质量一定比内部区域多得多
通过使用模型模拟各种场景，研究小组得出结论，吸积率不匹配的最可能解释是内部和外部区域之间存在间隙，这可能会减少从外部区域流向太阳的气体和灰尘的数量
“间隙在原行星系统中很常见，我们现在表明我们自己的太阳系中也有一个，”Borlina说
“这给出了我们在陨石中看到的这种奇怪的二分法的答案，并提供了间隙影响行星组成的证据
"
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