新的研究表明,太阳系原行星盘中存在着神秘的缺口

麻省理工学院(MIT)科学家领导的一项研究表明,大约45.67亿年前,我们的太阳系在原行星盘中隐藏了一个缺口,就在今天主要小行星带所在的位置附近,很可能形成了行星的组成。

这是一张围绕HD 107146的原行星盘的图像。图片来源:A. Angelich / NRAO / AUI / NSF。

这是一张围绕HD 107146的原行星盘的图像。图片来源:A. Angelich / NRAO / AUI / NSF。

麻省理工学院地球、大气和行星科学系的研究员本杰明·韦斯教授说:“在过去十年中,观察表明,在其他年轻恒星周围的圆盘中,空洞、缝隙和环是常见的。”

“这些是气体和尘埃转化为年轻的太阳和行星的物理过程的重要特征,但人们对此知之甚少。”

在过去的十年里,行星科学家们观察到陨石组成中出现了奇怪的分裂。

这些太空岩石最初形成于太阳系形成的不同时间和地点。

那些被分析过的元素显示出两种同位素组合之一。很少发现陨石同时具有这两种特征——这是一个被称为同位素二分法的难题。

科学家们提出,这种二分法可能是早期太阳系圆盘上的一个缺口造成的,但这个缺口尚未得到直接证实。

Weiss教授和他的同事们分析了陨石中古代磁场的迹象。

当一个年轻的行星系统形成时,它携带着一个磁场,磁场的强度和方向可以根据演化盘内的各种过程而改变。

当古老的尘埃聚集成被称为球粒的颗粒时,球粒内的电子与它们形成的磁场排列在一起。

陨石球粒可能比一根头发的直径还小,在今天的陨石中就能找到。

研究人员专门测量陨石球粒,以确定它们最初形成的古代磁场。

在之前的工作中,他们分析了两种同位素组陨石中的一种,即非碳陨石。

这些岩石被认为起源于太阳系早期相对靠近太阳的一个储层或区域。

他们之前在这个近距离区域的样本中鉴定出了古代磁场。

在新的研究中,他们想知道第二组碳质陨石的磁场是否相同。从其同位素组成来看,这组陨石被认为起源于太阳系更远的地方。

他们分析了在南极洲发现的两颗碳质陨石的球粒,每个球粒的直径约为100微米。

利用超导量子干涉装置(SQUID),他们确定了每个球粒原始的、古老的磁场。

令人惊讶的是,他们发现它们的磁场强度比之前测量的更近的非碳质陨石强。

由于年轻的行星系统正在形成,科学家们预计磁场的强度会随着距离太阳的距离而衰减。

相比之下,研究人员发现,较远的陨石球粒具有更强的磁场,约为100微特斯拉,而较近的陨石球粒的磁场为50微特斯拉。作为参考,今天的地球磁场大约是50微特斯拉。

一个行星系统的磁场是它的吸积速率的量度,也就是随着时间的推移,它可以吸入其中心的气体和尘埃的数量

根据碳质球粒的磁场,太阳系的外部区域一定比内部区域吸积了更多的质量。

利用模型来模拟各种情况,研究小组得出结论,对吸积率不匹配最可能的解释是内外区域之间存在差距,这可能减少了从外部区域流向太阳的气体和尘埃的数量。

麻省理工学院地球、大气和行星科学系研究生Cauê Borlina说:“在原行星系统中,间隙是很常见的,我们现在表明,在我们自己的太阳系中也有一个。”

“这为我们在陨石中看到的这种奇怪的二分法提供了答案,并提供了证据,表明间隙影响行星的组成。”

发现发表在杂志上科学的进步

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Caue s Borlina.2021.太阳系早期盘状亚结构的古地磁证据。科学的进步7 (42);doi: 10.1126 / sciadv.abj6928

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