科學家在木星外發現巨型“行星工廠”

現在，德國馬克斯普朗克太陽系研究所（MPS）的研究人員表示，他們已經確定了太陽系中最重要的行星形成區域之一。根據發表在 天體物理學雜誌位於木星軌道外的一個環形區域，一直是微行星有效且多功能的「繁殖地」。

透過電腦模擬，研究團隊發現該區域在大約兩百萬年的時間裡產生了成分截然不同的星子。

「不同類型的星子似乎是在早期塵埃和氣體盤的同一區域形成的，只是在不同的時間。木星軌道以外的區域為此提供了極好的條件，」莉斯·邁特納行星形成小組的負責人喬安娜·德羅夫斯卡說。

木星如何創造宇宙塵埃陷阱

這項研究的重點是太陽系形成後大約兩百萬到四百萬年的時期。那時，木星已經收集了其軌道周圍的大部分附近物質，在周圍的氣體和塵埃盤中形成了間隙。

科學家認為，這個過程還在木星外產生了一個高壓氣體環。這種壓力捕捉了大量的灰塵，使稱為礫石的小塊聚集在那裡。先前的研究已經表明，這種「塵埃陷阱」可以幫助星子在太陽系的早期階段快速形成。

目前尚不清楚的是，這些灰塵捕集器是否能夠在很長一段時間內繼續產生非常不同類型的物體。新的模擬表明這是可能的。

研究人員表明，數百萬年來，不同的星子群可能在同一地區形成。他們的發現也將這些模擬物體與地球上發現的已知隕石群連結起來。

「我們第一次成功地利用早期太陽系的電腦模擬準確地再現了隕石實驗室研究的結果，」MPS 主任兼宇宙化學家托爾斯滕·克萊恩 (Thorsten Kleine) 說。 “可以說，隕石是行星形成理論的試金石。”

隕石保存了太陽系過去的證據

隕石是太空岩石的碎片，它們在穿越地球大氣層並降落在地球表面的旅程中倖存下來。其中許多被認為是古代星子的碎片，自太陽系早期以來幾乎沒有改變。

研究人員特別關注碳質球粒隕石，一種富含碳的隕石。實驗室研究表明，這些隕石是在模擬探索的同一時期在木星之外形成的。

科學家根據碳質球粒隕石的年齡和成分將其分為六組。有些是脆性的，主要由細粒材料製成，而有些則更堅固，並且在更細的材料中嵌入了可見的夾雜物。

在新的模擬中，這兩種成分與早期太陽系中存在的兩種物質相符。一種由易碎、多塵的物質組成，而另一種則由更穩定的團塊組成，這些團塊在擴散到整個磁碟之前很早就在較熱的區域形成。

「對於我們的模擬，有必要對兩種材料在小尺度和大尺度上的行為和相互作用進行建模，」MPS 博士生、該研究的第一作者 Nerea Gurrutxaga 說。

模擬揭示了多代太空岩石

該團隊的模型追蹤了整個巨大氣盤中的微觀粒子碰撞和大規模運動。粒子可能會分裂、黏在一起、向太陽漂移或被困在某些區域。

模擬表明，與較小的塵埃顆粒相比，木星對更大、更持久的顆粒具有更強的屏障。同時，新星子的形成不斷消耗一些可用的物質。

數百萬年來，這些綜合效應導致兩種類型的物質在木星軌道外以不同比例累積。這種平衡的變化最終導致了明顯不同的幾代星子的形成。

在最初的 50 萬年裡，碎片物質的數量有所減少，然後在接下來的百萬年裡再次增加。後來，出現了兩組獨立的星子，一組主要由脆弱的物質組成，另一組主要由更穩定的物質組成。

根據他們的發現，研究人員懷疑，在太陽系歷史的早期階段，除了碳質球粒隕石之外，其他類型的隕石也可能在同一個塵埃陷阱中形成。

「有強有力的證據表明，塵埃陷阱是我們太陽系中星子誕生的首選場所，」喬安娜·德羅夫斯卡說。