行星科学家将木星的诞生与地球的形成区域联系起来

莱斯大学的一项新研究表明，巨行星木星以惊人的方式重塑了早期太阳系，划出了环和间隙，这最终解释了行星科学中一个长期存在的谜题：为什么许多原始陨石在第一批固体天体形成数百万年后才形成。

这项研究将木星生长的流体动力学模型与尘埃演化和行星形成的模拟相结合，发表在《科学进展》杂志上。

通过最先进的计算机模拟，行星科学家安德烈·伊齐多罗和拜巴夫·斯里瓦斯塔瓦发现，木星早期的快速生长破坏了太阳周围气体和尘埃盘的稳定性。这颗行星巨大的引力在新生的太阳系盘中引发了涟漪，造成了 “宇宙交通堵塞”，阻止了小颗粒螺旋进入太阳。相反，这些颗粒聚集在密集的带状区域，在那里它们可以聚集成星子——行星的岩石种子。

令人惊讶的是，这些带状区域中形成的星子并非太阳系最初的构成物质。相反，它们代表了第二代，在太阳系历史的后期诞生。它们的诞生与许多球粒陨石的形成时间一致，球粒陨石是一类石质陨石，保存着太阳系初期的化学和年代线索。

“球粒陨石就像太阳系诞生之初的时间胶囊，” 莱斯大学地球、环境与行星科学助理教授伊齐多罗说，“数十亿年来，它们坠落到地球上，科学家们收集并研究它们，以解开我们宇宙起源的线索。一直以来的谜团是：为什么其中一些陨石形成得如此之晚，在第一批固体形成后的两到三百万年？我们的研究结果表明，是木星自身创造了它们延迟诞生的条件。”

球粒陨石尤为重要，因为它们是科学界可获取的一些最原始的物质。与第一代构成物质形成的陨石不同，那些陨石经历了熔化、分异并失去了原始特征，而球粒陨石保存了原始的太阳系尘埃和称为球粒的微小熔滴。它们的晚期形成几十年来一直困扰着科学家。

“我们的模型将之前看似不相关的两件事联系在了一起——陨石中的同位素特征（有两种类型）和行星形成的动力学，” 在伊齐多罗实验室工作的研究生斯里瓦斯塔瓦说，“木星早期生长，在气体盘中打开了一个间隙，这个过程保护了太阳系内外物质的分离，保留了它们独特的同位素特征。它还创造了新的区域，星子可以在很久之后在那里形成。”

这项研究还有助于解释另一个太阳系谜团：为什么地球、金星和火星聚集在距离太阳约一个天文单位的地方，而不像许多系外行星系统那样向内螺旋运动。木星切断了气体物质向内太阳系的流动，抑制了年轻行星的向内迁移。这些正在成长的星球没有向太阳坠落，而是被困在类地区域，地球及其邻居最终在那里形成。

“木星不仅成为了最大的行星，它还设定了整个内太阳系的架构，” 伊齐多罗说，“没有它，我们可能就没有现在所知的地球。”

这些发现与天文学家现在使用阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）望远镜在年轻恒星系统中观测到的引人注目的环和间隙结构是一致的，ALMA望远镜是地球上建造的最复杂的天文观测台，位于智利北部。

“观察那些年轻的星盘，我们看到了巨行星形成并重塑其诞生环境的开端，” 伊齐多罗说，“我们自己的太阳系也不例外。木星早期的生长留下了一个我们今天仍然可以解读的印记，锁定在坠落到地球上的陨石中。”