小行星|关于行星的形成,研究人员提出了新模型,引发激烈争论


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那是在 1992 年 , 奥戴尔刚刚从哈勃太空望远镜获得了新图像 , 这些图像放大了猎户座星云中的年轻恒星 。 他一直希望研究星云本身 , 这是一个相对靠近地球的恒星形成区域 。 然而 , 另一件事引起了他的注意 。 有几颗星辰根本不像星辰 , 而是被一层朦胧的光罩笼罩着 。 奥戴尔说:“它们似乎形成了对着星云的剪影” 。
起初 , 奥戴尔和他的同事们认为 , 他们可能看到的是哈勃望远镜扭曲的主镜产生的图像伪影 , 它被轻微地塑造成错误的形状 , 并将要在 1993 年的一次航天飞机任务中修复它 。 曾担任哈勃项目科学家的奥德尔说:“我们真的很想知道如果这是有缺陷的主镜的残余影响” 。 然而很快 , 他们在图像中看到了越来越多的现象 , 随即在镜子修好之后 , 他们也意识到这根本不是缺陷 。 他们实际上看到了年轻恒星周围的尘埃和气体的婴儿盘 。 他们第一次见证了行星的诞生 。
奥戴尔对原行星盘的发现引发了我们对行星形成理解的转变 。 在接下来的几十年里 , 天文学家会意识到 , 我们关于行星如何形成的经典观点 , 由小岩石聚集成更大的岩石 , 然后更大的岩石聚集可能是不正确的 。 对于像木星和土星这样的气态巨行星 , 一种称为卵石吸积的模型 , 即一个占主导地位的物体吞噬较小的岩石——将取代关于世界是如何形成的旧观点 。
太阳系内部的岩石行星更加棘手 。 行星科学家们一直在激烈争论卵石吸积是否可以解释地球及其邻居是如何形成的 , 或者更古老的观点是否仍然最有可能 。 冲突不仅在过去几年的期刊 文章中上演 , 甚至最近在巴伐利亚阿尔卑斯山的一座城堡中上演 。
这场辩论不仅影响到诸如地球起源及其水之类的重大谜团 。 答案还将有助于揭示类地行星在整个宇宙中的普遍性 。 这样的行星仅仅是偶然事件的组合 , 使宇宙其他地方的生命前景渺茫?又或者 , 太阳系中的宜居行星是否具有正确的成因 , 使我们成为众多行星中的一员?
加州理工学院的行星科学家康斯坦丁·巴蒂金( Konstantin Batygin)说:“询问我们周围的行星是如何形成的 , 是人类经验的一部分” 。 如果它是由卵石形成的 , 它将会对有多少像我们这样的行星产生巨大的影响 。
卵石的入侵2012年 , 瑞典隆德大学的天文学家Anders Johansen和Michiel Lambrechts做出了一个大胆的预测 。 在过去几十年的大部分时间里 , 天文学家一直认为 , 地球和木星等行星 , 是由类似小行星的物体逐渐积累而成的 , 这些小行星在年轻的太阳系中相互碰撞 。 这个被称为微行星吸积的过程会很缓慢 , 可能需要长达 1 亿年的时间才能形成一颗行星 , 这是有道理的 。 我们可以在我们的太阳系中看到许多小行星 , 并且假设在 45 亿年前形成时还有更多小行星 , 足以形成我们今天看到的所有行星 , 这似乎是合理的 。
但是有个问题 , 没有人能完全确定微行星本身是如何形成的 。 它们是如何从微小的尘埃颗粒 , 跳跃到城市大小的岩石 , 这一问题被称为米级障碍 。 地球上液态水的存在也令人困惑 , 因为它依赖于含水小行星的偶然到来 。 最令人不解的是 , 小行星的吸积需要很长时间才能建造土星、天王星和海王星 。 当它们的固体核心形成时——在数千万年后——它们从原行星盘中积累足够的气体成为气态巨行星为时已晚 , 莱斯大学的行星科学家安德烈·伊兹多罗(André Izidoro)说:“因为大多数星盘会在几百万年后消失” 。
Johansen 和 Lambrechts 提出了一个新模型 。 他们不是多个小行星碰撞在一起 , 而是建一个占主导地位的小行星 , 可以在仅仅几百万年的时间内 , 通过“像吸尘器一样”扫除原行星盘内的物质 , 长到一个巨大的尺寸 。 这种材料将由围绕年轻恒星的微小种子状岩石组成 。 他们把这个想法称为卵石吸积 。