最新理论解释太阳系最早物质形成

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美国太空网报道，近日科学家提出一种关于太阳系早期物质形成的新观点，这种观点认为太阳系最早的两种固体材料——之后形成了太空岩石甚至最终行星——是在同一时间形成的。46亿年前，当太阳刚出生时周围被气体尘埃云包围着，这些气体尘埃云最终形成了小行星、彗星和行星。这个演化过程的第一步便是产生大块固体物质。
之前研究人员认为这两种已知最早的固体物质——陨石球粒和富含钙铝的夹杂物——形成时间相差几百万年。然而丹麦哥本哈根大学的詹姆斯·康奈利（James Connelly ）和其它研究人员利用一种新的年代测定技术，显示出完全不同的结果。这意味着太阳系早期的情景可能与之前预想的有所不同。康奈利和他的同事提出的最新模型被发表在11月2日的科学杂志。
气体和尘埃压缩
康奈利的研究小组的研究重心集中在两种固体物质：富含钙铝的夹杂物（CALs）和陨石球粒。这两种固体物质都被发现存在于陨石中，后者是几十亿年前形成的典型太空岩石的碎片，常常被科学家和业余天文爱好者发现。
这种材料“自身记录了太阳系早期发生的事件和过程，”尤其是45亿年前太阳和其它行星正从一个旋转的圆盘中形成。CALs往往在温度高于1880华氏度（1030摄氏度）的条件下，从熔融的气体液滴中形成，而陨石球粒会在温度低于1340华氏度（727摄氏度）的环境下迅速的融化冷却。
根据最新的太阳系形成模型，旋转圆盘最终会形成太阳和行星，并本身携带有大量能量。圆盘周围的粒子会形成平板状。在中央，随着物质失去动量而自身开始压缩，太阳逐渐形成。随着物质坍塌在原行星盘，形成的巨大冲击波将会产生“闪电”加热，或者形成温热但在随后几个小时逐渐消散。这种能量的激增会影响CAIs和陨石球粒。这项发现非常重要，因为它论证了在已知的宇宙里所有原行星盘形成固体物质的通用方式。
其它年代测定方法认为，太阳系原行星盘释放出的能量预测了陨石球粒是在CALs形成后的200万年形成的。另一个模型，康奈利说道，暗示了“我们的太阳系非常独特，使得这些夹杂物能够形成。这些夹杂物存在的时间似乎太久远了。”
新的年代测定方法
旧的年代测定方法依靠的是测量陨石中铝26的含量，后者是铝的放射性元素或同位素，从而测定太阳系的年龄。但是这种方法的一个缺点便是：利用测定铝元素的含量的前提假设它是均匀分布在整个太阳系内的。
如果两个天体在圆盘不同地点的同一时间形成的，它们内部所包含的铝同位素的含量不一定相同，因为它们所处的不同位置的铝含量比例可能有所差异。之前的假设便是如果铝含量不同，那么它们形成的时间就不同。
康奈利的研究小组采用了他在皇家安大略博物馆时学到的测定锆石矿物的年代测定方法。研究人员将陨石样本解体、冲洗并逐渐消融以便与样本中剩余的铅分离，移除可能会影响年代测定过程的任何污染物。研究小组利用质谱仪测量了铅和铀的同位素组成，并利用已知的铀衰变速率，确定了陨石中CALs和陨石球粒的绝对年龄。
铅和铀常被用于确定地球地质事件的年代，这是因为铀的同位素具有合适的半衰期。利用相同的过程测定陨石年代则相对困难，因为铅和铀在陨石中的含量非常少。然而利用铀铅测年则是了解太阳系早期最好的方法，因为测定非常精确，能够区分相距时间少于100万年的事件。