物理科技生物学-PHYICA

行星演化揭示了一段动荡的历史

天文学与空间 2022-09-02 00:01:14

Eri Markopoulou著,《地平线:欧盟研究与创新杂志》 研究恒星和行星形成过程的天文学家观察到,行星出现的区域具有复杂的化学性质

信用:彼得·尤里克,Shutterstock 正如人类和所有其他生物因其基因组成而以大量形式存在一样,不同类型的行星也因新生恒星周围尘土飞扬的区域中的化学过程而出现

似乎大自然喜欢形成系外行星——我们太阳系以外的行星

在过去的20年里,科学家们已经意识到系外行星比以前认为的要普遍得多

为了加深我们对行星形成的理解,科学家必须发现并观察许多这样的系统的形成

但是实时观察一颗行星的进化需要数百万年的时间

相反,天文学家窥视空间的某些区域,像拼图一样拼凑他们观察到的不同线索,并在实验室模拟结果

最被广泛接受的行星形成模型,被称为星云假说,始于气体和尘埃的旋转圆盘——附近恒星诞生的残余物质

在某个时间点,重力战胜了支撑宇宙尘埃的压力,然后尘埃开始旋转,在自身重力的作用下迅速坍塌

这就放大了任何少量的旋转,就像花样滑冰运动员在双臂拉伸时旋转得更快一样

这导致围绕年轻恒星的原行星盘的形成,然后成为行星系统形成的坩埚

尽管天文学家现在已经很清楚行星是如何形成的,但在新世界形成过程中展开的精确化学过程仍然难以捉摸

行星从哪里冒出来? 研究恒星和行星形成过程的天文学家观察到,行星出现的区域具有复杂的化学性质

S4F研究小组负责人Jes Kristian jrgen sen说:“我们检测到了大的有机分子,这些分子可能是年轻恒星周围正在形成行星的区域中生命的组成部分。”

利用智利的阿塔卡马大型毫米阵列望远镜,科学家们确定了分子发出的特定波长的光

他们发现,在尘埃云坍缩成恒星的密集寒冷区域,小尘埃粒子表面会形成分子

在这些寒冷地区发现的冰导致它们冻结并粘在一起,形成更复杂类型的有机分子

“我们发现,今天在我们太阳系的彗星中可以看到的有机成分可能起源于4

50亿年前,当时太阳系正处于演化的最早期阶段。”

这意味着在恒星形成的最早阶段发生的化学过程的很大一部分被原行星disk继承,原行星di sk是一个致密气体的旋转圆盘,围绕着一颗年轻的新形成的恒星,以及在其中形成的天体

“遗传的程度非常惊人,”耶尔根森评论道

有趣的是,同样的有机成分也在其他物理条件明显不同的银河系区域被检测到

“在接下来的5到10年里,我们将开始彻底表征大气层的任务,以发现它们的化学性质与我们今天观察到的行星上存在的物质之间的关系

这也将有助于确定我们的太阳系是否是独一无二的,以及生命是否可能出现在宇宙的其他地方。”

月亮是线索 尽管大多数科学家认为地球大小的系外行星是在数百万年的时间里由大量气体和尘埃逐渐形成的,但其中的许多过程仍然鲜为人知

我们自己的月亮也许能提供一些答案

在最近的一项研究中,研究人员发现它经历了融化和蒸发,这解释了为什么被称为挥发物的重要化学元素被显著耗尽

巴黎大学巴黎全球体质研究所教授弗雷德里克·莫伊尼尔说:“挥发性元素在类地行星中发挥着重要作用,包括它们发展和维持生命的能力,以及使每颗行星独一无二的地球化学特性。”

Moynier和他的团队在purify项目中测量了同位素的浓度,这是同一种元素的不同形式,用于挥发性元素,如锌、铜、镓、铷和钾,与地球相比,它们在月球上的含量要低得多

这些元素浓度的变化可能会让我们更清楚地了解地月系统是如何形成的,但确切的机制一直是一个长期争论的话题

直到现在,研究还没有解释地球和月球上某些挥发性元素的耗尽模式以及其他元素的过剩

看起来当月球第一次形成时,它几乎完全熔化,并且非常靠近地球运行

该团队的研究首次表明,在这种熔融状态下,挥发性元素发生了“行星规模”的蒸发

“这个阶段的完全熔化的天体被称为岩浆海洋

我们发现挥发性元素会在这个阶段蒸发

岩浆海洋蒸发造成的挥发性损失现在是解释月球和行星形成和组成的新模型,”莫伊尼尔说

天文学以外的新应用 对于研究塑造了我们宇宙的复杂化学过程的科学家来说,激动人心的时刻无疑就在前方

实验室中的进一步建模和实验活动将更好地揭示某些因素,如温度、压力和行星的初始化学成分如何影响挥发性元素的蒸发速率

莫伊尼尔的研究对其他领域也有更广泛的影响

他研究行星形成的技术现在已经应用于人体如何处理某些金属

“我们意识到,锌和铜等元素同位素组成的变化可以作为生物标志物,用于诊断阿尔茨海默氏病等影响体内金属平衡的疾病

我们参与了一个名为“同位素金属学”的新领域的开发,该领域测量人体内稳定同位素的组成,”莫伊尼尔总结道

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