木星狂野的青春可能會重塑整個太陽系
萊斯大學的新研究表明，木星極大地重塑了早期太陽系。根據這項研究，這顆巨大的行星在原行星盤中形成了環和寬闊的空隙，有助於解決一個長期存在的謎團：為什麼許多原始隕石是在第一個固體物質出現數百萬年後形成的。這項工作基於木星生長的流體動力學模型，並結合監測塵埃和年輕行星如何演化的模擬。研究結果每年都會出現 科學進步。
行星科學家安德烈·伊齊多羅（André Izidoro）和拜巴夫·斯里瓦斯塔瓦（Baibhav Srivastava）利用先進的計算機模擬觀察到，木星早期的快速膨脹擾亂了年輕太陽周圍的氣體和塵埃盤。行星強大的引力在整個圓盤上產生漣漪，造成所謂的“交通堵塞”，阻止小顆粒落入太陽。相反，這些粒子聚集成緻密的帶狀，使它們能夠合併成行星的固體前身。
第二代星子和球粒隕石的起源
這項研究的主要發現是，這些帶內形成的星子並不是太陽系的原始組成部分。它們是後來一代的一部分，形成的時間與許多球粒隕石的誕生同時發生，球粒隕石是一類石隕石，具有早期太陽系的化學和年代痕跡。
萊斯大學地球、環境和行星科學助理教授伊齊多羅說：“球粒隕石就像太陽系誕生之初的時間膠囊。” “它們在數十億年的時間裡墜落到地球上，科學家們收集並分析它們，以解開有關我們宇宙起源的線索。一直以來的謎團是：為什麼這些隕石中的一些形成得這麼晚，比第一個固體晚了2-3百萬年？我們的結果表明，木星本身創造了延遲它們誕生的條件。”
球粒隕石特別重要，因為它們保存了一些可用於科學研究的最原始的材料。第一代行星建造物體的隕石被熔化並轉變，失去了大部分原始結構。相比之下，球粒隕石儲存了太陽系的原始塵埃，以及稱為球粒的微小熔滴。它們的形成出人意料地晚，幾十年來一直對研究人員提出挑戰。
斯里瓦斯塔瓦解釋說：“我們的模型將以前不適合的兩件事聯繫起來：隕石的同位素指紋（兩種口味都存在）以及行星形成的動力學。” “木星生長得很早，在氣盤中打開了一個缺口，這個過程保留了太陽系內部和外部物質之間的分離，保持了它們獨特的同位素特徵。它還創造了新的區域，在那裡星子可以在更晚的時候形成。”
木星如何幫助塑造內太陽系
這項研究還揭示了另一個謎題：為什麼地球、金星和火星的軌道距離太陽只有一個天文單位，而不是向內螺旋運動，這是許多觀測到的圍繞其他恆星的行星系統常見的結果。通過阻止氣體向內流動，木星阻止了年輕行星向太陽遷移。結果，這些世界留在了地球及其周圍行星最終形成的陸地領域。
“木星並沒有成為最大的行星，它設定了整個內太陽系的結構，”伊齊多羅說。 “沒有它，我們可能就不會有我們所知道的地球。”
該團隊的發現與智利北部阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列（ALMA）望遠鏡觀察到的年輕恆星系統盤中的環和空洞模式一致。這些結構展示了它們如何通過形成巨行星來重塑周圍環境。
伊齊多羅說：“看著這些年輕的圓盤，我們看到巨行星開始形成並重塑它們的誕生環境。” “我們的太陽係也不例外。木星的早期生長留下了一個我們今天仍然可以閱讀的簽名，鎖在墜落地球的隕石內。”
這項研究得到了美國國家科學基金會 (NSF)、NSF 資助的大數據私有云研究網絡基礎設施和萊斯研究計算中心的支持。
