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宇宙守護者或將太陽系一分為二?

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【新三才編譯首發】最接近太陽的這些岩石行星與太陽系外部的氣體行星是由不同的材料組成。這是因為數十億年前,我們的嬰兒太陽系被神秘的宇宙守護者一分為二,而阻止了內外圈不同區域的物質混合。

一項新的研究表明,這個神秘的宇宙守護者是一團塵土和氣體。這層圍欄,或被研究者稱為「大鴻溝」(Great Divide),就是現在位在木星軌道內幾乎是空白的區域。

大約在二十年前,化學家意識到,行星的構造成分是根據它們與太陽的距離而有非常不同的組成 。與構成內圈行星例如地球或火星相比,構成外圈行星的成分含有更多的有機分子,例如 碳和揮發物、冰和氣體等。

但這令人費解,因為理論預測,由於所謂的「瓦斯阻力」或圍繞年輕太陽的氣體在重力作用下的引力,太陽系外圈的成分應該會向太陽系內圈螺旋旋轉。

美國科羅拉多大學博爾德大學地球化學教授斯蒂芬·莫吉斯(Stephen Mojzsis)說,在這項研究之前,科學家認為「防止我們新生的太陽系內外圈之間混合的引力牆是木星」。當時的想法是木星很大,它的引力是如此之強,以至於在它們到達內部太陽系之前就吞噬了這些外圈的成分。

為了檢驗這一理論,莫吉斯及其主要研究者,日本東京理工大學地球生命科學研究所的研究員拉姆·布拉瑟(Ramon Brasser),創建了計算機模擬,以重新創造早期太陽系及其中行星的生長。

模擬表明,木星無法夠快地生長以阻止所有富含碳的成分流入太陽系內圈。實際上,來自太陽系外圈的大部分成分都是直接就通過了木星。

「木星是一個非常低效的看門人。」莫吉斯表示。「這就像一個多孔的邊界,來自太陽系外圈的物質會淹沒太陽系內圈。」 他說木星會讓許多外圈成分通過,因此太陽系內外圈的行星應該都會具有相似的成分。

因此,兩位科學家提出了另一種理論:在太陽系的早期,可能存在一個環,或圍繞著太陽的高低壓氣體和塵埃交替帶的多個環。這些環可以防止外圈物質向內圈移動。他們的假設基於智利阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)的觀測結果,結果表明,大約五分之二的年輕恆星周圍有這些類似牛眼的圓盤。

這些高壓盤可能捕獲了塵埃,並導致塵埃聚集成不同的行星,例如一組形成了木星和土星,另一組形成了地球和火星。莫吉斯說這些環可以阻止太陽系外圈物質巷內圈移動,從而造成大鴻溝。即使這樣,這個環也不會被完全密封,所以還是會有含碳的物質流入太陽系內圈,而為地球上的生命創造種子。

此一研究結果於1月13日發表在《自然天文學》雜誌上。

(編譯:王明真)

(責任編輯:姜啟明)

(文章來源:新三才編譯首發)

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