陈根：太阳形成需要多少时间？

赖振俊

文/陈根
太阳系中，太阳以其巨大的引力维持着周边行星、卫星、小行星和彗星绕其运转的天体系统。若以海王星作为太阳系边界，则太阳系直径为60个天文单位，即约90亿千米。若将彗星轨道（奥尔特云）计算在内，则太阳系的直径可达6-12万个天文单位，即9-18万亿千米
一直以来，太阳系的形成都是科学家们关注和研究重点问题。近日，劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的一组科学家根据陨石的同位素分析，确定了形成太阳系所需要的时间——大约在45亿年前，太阳系在不到20万年的时间内形成。


事实上，对太阳系形成的时间认识是一个渐进的过程：此前，天文学家观察了与太阳系形成情况类似的其他恒星系统，估计云团的坍塌和恒星的形成大概需要100万到200万年，但最新研究结果表明，我们所处的太阳系情况比较特殊。
研究人员表示，太阳系中最古老的固体是钙铝混合物（CAIs），一种后来被并入陨石中的小金属液滴。CAIs在绝对时间尺度上定义了它诞生的时代，其年龄通常被认为是太阳系的年龄，这提供了恒星形成的天文观测和太阳系形成的宇宙化学研究之间的联系，但它们对应的恒星形成的确切时刻还不清楚。
CAIs的大小从微米到厘米不等，在超过1026摄氏度（与年轻太阳的“体温”类似）的高温环境下形成。随后，它们被运送到碳质球粒陨石（及其母体）形成的区域，科学家们正是在该区域发现了它们。大部分CAIs形成于45.67亿年前，形成时间约为4万到20万年。
在最新研究中，该研究团队测量了从碳质球粒陨石，包括在地球上发现的最大的碳质球粒陨石“阿连德”中提取出的各种钼的同位素及微量元素。他们发现，CAIs内不同钼同位素在原行星盘内形成的所有物质中都存在，因此，这些CAIs一定是在云团崩塌的时间跨度内形成的。
由于观测到的恒星吸积时间跨度（100万至200万年）远比CAIs形成所需时间长得多，研究小组能精确确定太阳系形成过程中哪个阶段由CAIs的形成记录下来，以及组成太阳系的物质以多快速度吸积。
研究人员最终得出结论称，太阳系在20万年左右的时间内形成。其研究结果已发表在《科学》上。