鐵隕石表明太陽系早期經(jīng)歷數(shù)百萬年的混亂期

隕石提供了太陽系早期發(fā)生的劇烈事件的線索。

太陽系早期的小行星撞擊使它們的鐵核暴露在太空中，這使得小行星能夠迅速冷卻。

圖片來源：美國國家航空航天局（NASA），加州理工學院噴氣推進實驗室

根據(jù)一項新的研究成果，也就是對金屬小行星的鐵隕石核心進行分析，表明在太陽系形成后的780萬年到1110萬年之間，早期太陽系發(fā)生了一場巨大而猛烈的爆炸，小行星和正在形成的小行星不斷相互撞擊。

為了能夠深入了解鐵隕石的母體演化情況，一個國際研究小組分析了地球上發(fā)現(xiàn)的18塊鐵隕石中鈀、銀和鉑的同位素，分析結果表明金屬小行星擁有稠密的鐵質內核，鐵隕石便是來自這些鐵質內核，而這些鐵核則是在與其他小行星撞擊過程中產(chǎn)生的。

鈀107經(jīng)過放射性衰變成為銀107，半衰期為650萬年。先前用質譜儀對這兩種同位素的相對豐度進行監(jiān)測，測量結果表明，由隕石構成的小行星內核曾經(jīng)歷過快速冷卻降溫。問題是，快速冷卻過程發(fā)生在什么時間？

為了縮短研究時間，由蘇黎世聯(lián)邦理工學院、瑞士國家行星研究中心的高級科學家艾利森.亨特領導的研究團隊，對質譜儀的檢測過程進行改進，用以檢測太空中宇宙射線擊中隕石所產(chǎn)生的稀有金屬鉑的同位素。

亨特在一份聲明中說：“對于鉑同位素豐度的補充測量，能夠校正因太空宇宙輻射所導致的銀同位素測量失真，因此我們比以往更能精確測定碰撞的時間。”

亨特所在的團隊研究得出的日期是太陽系形成后的780萬年到1110萬年之間，雖然對其他流星的研究結果可能會延長這個時間，但在其45億年的歷史中，這的確是一個相對較短的時間跨度。

這項研究結果表明早期的太陽系極為混亂。行星尚未形成，小行星與原行星頻繁發(fā)生碰撞，這些碰撞將較大的小行星的硅酸鹽地幔剝離開來，這樣小行星的金屬內核就完全暴露在太空中，這使得小行星在發(fā)生導致其分崩離析的爆炸之前就已經(jīng)迅速冷卻。

一塊鐵隕石（小行星撞擊亞利桑那州形成的巴林杰隕石坑的一部分）

圖片來源：NASA

亨特說：“那時，一切都已支離破碎。”

某種原因導致了這種混亂，亨特的研究團隊認為，這種混亂與太陽星云（也就是形成太陽的氣體星云）的消散有關。然后，星云的殘余物質在年輕的恒星周圍形成一個圓盤，隨著氣體冷卻，塵埃與冰凝結，經(jīng)過積聚過程，最終形成了人們今日所熟知的行星、小行星和彗星。

但是，這些行星聚集的時間十分有限。隨著太陽的逐步形成，太陽風吹散了孕育太陽星云的殘余物。氣體摩擦形成了年輕星體，而這種摩擦又減緩了星體的軌道速度。研究人員解釋，如果行星體失去氣體約束，那么一定會經(jīng)歷一段混亂期，比如行星軌道失控等，并導致一連串的星體碰撞事件，然后，這些行星才會歸于平靜。

2026年，飛船將訪問金屬小行星“普賽克”。（圖片來源：加州理工學院、航天局噴漆推進實驗室、亞利桑那州立大學）

然而，研究團隊指出在同一時期發(fā)生的其他事情也能夠導致太陽系的混亂。尤其是巨大的氣體行星，如木星和土星，它們圍繞著早期太陽系進行行星遷移。它們的引力擾亂了較小天體的軌道，使得這些小行星成為小行星帶和柯伊伯帶。

一個特別的模型，也就是被稱為“大策略”的模型，表明木星曾在太陽系內發(fā)生過遷移，它距離太陽極近，就像是如今的火星與太陽之間的距離。受土星引力的影響，木星再次向太陽系外遷移，并移動至現(xiàn)在的位置。根據(jù)“大策略”模型可以估算出這一遷移發(fā)生在1000萬年之前。

然而，要證明45億年前所發(fā)生的事情的確是一項巨大的挑戰(zhàn)。研究產(chǎn)生鐵隕石的小行星從形成到毀滅這一過程，能夠為早期太陽系的劇烈程度提供新的證據(jù)。

稍晚些時候，NASA將啟動普賽克小行星任務，這一舉動將帶回更多數(shù)據(jù)和信息。普賽克航天器將于2026年抵達這顆金屬質地的小行星。

這項研究將通過在線方式在《自然天文學》雜志上發(fā)表。

BY:Keith Cooper

FY: 萬琳

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來源: 天文在線