铁陨石暗示，我们幼年的太阳系与其说是飞镖，不如说是甜甜圈

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铁陨石暗示，我们幼年的太阳系与其说是飞镖，不如说是甜甜圈。图片来源：加州大学洛杉矶分校陨石画廊

据加州大学洛杉矶分校（Holly Ober）：45亿年前，我们的太阳系是一团围绕太阳旋转的气体和尘埃，直到气体开始凝结并与尘埃一起增生，形成小行星和行星。这个被称为原行星盘的宇宙托儿所是什么样子的，它是如何构造的？

天文学家可以使用望远镜“看到”远离我们更成熟的太阳系的原行星盘，但不可能观察到我们的原行星盘在婴儿期的样子——只有数十亿光年外的外星人才能看到它的样子。

幸运的是，太空中发现了一些线索——太阳系历史早期形成并坠入地球大气层的物体碎片，称为陨石。陨石的成分告诉了太阳系诞生的故事，但这些故事往往提出的问题多于答案。

在《美国国家科学院院刊》上发表的一篇论文中，加州大学洛杉矶分校和约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室的一个行星科学家团队报告称，在高温下凝结的难熔金属，如铱和铂，在远离太阳的寒冷圆盘中形成的陨石中含量更高。这些金属应该是在太阳附近形成的，那里的温度要高得多。是否存在将这些金属从内圆盘移动到外圆盘的路径？

大多数陨石形成于太阳系历史的最初几百万年内。一些陨石，称为球粒陨石，是行星形成过程中留下的未熔化的颗粒和尘埃的集合体。其他陨石在其母小行星形成时经历了足够的热量融化。当这些小行星融化时，硅酸盐部分和金属部分由于密度不同而分离，类似于水和油不混合的情况。

今天，大多数小行星都位于火星和木星之间的一个厚带中。科学家们认为，木星的引力扰乱了这些小行星的轨道，导致它们中的许多相互撞击并分裂。当这些小行星碎片坠落地球并被回收时，它们被称为陨石。



圆环形原行星盘WSB52。来源：Sean Andrews，Jane Huang，Laura Pérez等人2018

铁陨石来自最早小行星的金属核心，比太阳系中的任何其他岩石或天体都要古老。铁含有钼同位素，这些同位素指向这些陨石形成的原行星盘上的许多不同位置。这使科学家能够了解圆盘在婴儿时期的化学成分。

之前在智利使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列进行的研究发现，其他恒星周围有许多类似同心环的圆盘，比如飞镖。这些行星盘的环，如HL Tau，被物理间隙隔开，因此这种行星盘无法提供将这些难熔金属从内盘输送到外盘的途径。

这篇新论文认为，我们的太阳盘在一开始可能没有环形结构。相反，我们的星盘看起来更像一个甜甜圈，带有富含铱和铂金属的金属颗粒的小行星在快速膨胀时迁移到了外盘。

但这让研究人员面临另一个难题。在圆盘膨胀之后，重力应该会将这些金属拉回到太阳中。但这并没有发生。

第一作者、加州大学洛杉矶分校行星科学家张必东说：“木星一旦形成，很可能会打开一个物理间隙，将铱和铂金属困在外盘中，阻止它们落入太阳。”。

“这些金属后来被并入在外盘形成的小行星中。这解释了为什么在外盘中形成的陨石——碳质球粒陨石和碳质铁陨石——的铱和铂含量比其内盘同类高得多。”

张和他的合作者之前用铁陨石重建了水在原行星盘中的分布。

张说：“铁陨石是隐藏的宝石。我们对铁陨石了解得越多，它们就越能解开我们太阳系诞生的奥秘。”。