飞镖盘还是甜甜圈？铁陨石揭示太阳系雏形
45 亿年前，我们的太阳系还是一团围绕太阳旋转的气体和尘埃云，直到气体开始凝结，与尘埃一起聚合形成小行星和行星。这个被称为"原行星盘"的宇宙苗圃是什么样子的，它的结构又是怎样的呢？天文学家可以用望远镜"看到"远在我们成熟得多的太阳系之外的原行星盘，但却无法观测到我们的太阳系萌芽时的样子--只有数十亿光年之外的外星人才能看到它曾经的样子。
"铁陨石是隐藏的宝石。我们对铁陨石了解得越多，它们就越能揭开太阳系诞生之谜，"加州大学洛杉矶分校行星科学家张必东说。图片来源：加州大学洛杉矶分校陨石展厅"
幸运的是，太空中降下了一些线索--在太阳系历史早期形成并穿过地球大气层的天体碎片，即陨石。陨石的成分讲述了太阳系诞生的故事，但这些故事往往提出了更多的问题，而不是答案。
美国加州大学洛杉矶分校和约翰-霍普金斯大学应用物理实验室的行星科学家小组在《美国国家科学院院刊》上发表的一篇论文中报告说，铱和铂等在高温下凝结的难熔金属，在寒冷且远离太阳的外盘形成的陨石中含量更高。这些金属应该是在靠近太阳的地方形成的，那里的温度要高得多。是否有一条途径将这些金属从内盘转移到外盘？
圆环状原行星盘 WSB 52。资料来源：Sean Andrews、Jane Huang、Laura Pérez et al.
大多数陨石是在太阳系历史的最初几百万年内形成的。有些陨石是行星形成过程中留下的未熔化的颗粒和尘埃的集合体。其他陨石在其母体小行星形成过程中经历了足够的热量而熔化。当这些小行星熔化时，硅酸盐部分和金属部分由于密度不同而分离，就像水和油不能混合一样。
如今，大多数小行星都位于火星和木星之间的一条厚厚的带子上。科学家们认为，木星的引力扰乱了这些小行星的运行轨迹，导致许多小行星相互撞击，四分五裂。当这些小行星的碎片落到地球上并被回收时，它们被称为陨石。
铁陨石来自最早的小行星的金属内核，比太阳系中任何其他岩石或天体都要古老。铁陨石含有钼同位素，这些同位素指向这些陨石形成的原行星盘的许多不同位置。这使得科学家们能够了解到原行星盘的化学成分在其雏形时期是怎样的。
此前利用智利阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列进行的研究发现，其他恒星周围有许多类似飞镖盘的同心圆环。这些行星盘（如 HL Tau）的环被物理间隙隔开，因此这种盘不可能提供一条将这些难熔金属从内盘运输到外盘的路线。
阿塔卡马大毫米波/亚毫米波阵列拍摄的年轻恒星金牛座 HL 周围的原行星盘图像。资料来源：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NSF
新论文认为，我们的太阳圆盘很可能在一开始就没有环状结构。相反，我们的行星盘看起来更像一个甜甜圈，随着行星盘的迅速膨胀，富含铱和铂金属颗粒的小行星迁移到了行星盘的外部。
但这又给研究人员带来了另一个难题。磁盘膨胀后，重力本应将这些金属拉回太阳。但这并没有发生。
第一作者、加州大学洛杉矶分校行星科学家张必东（音译）说："木星形成后，很可能打开了一个物理缺口，将铱和铂金属困在外盘，防止它们落入太阳。这些金属后来融入了在外盘形成的小行星中。这就解释了为什么形成于外盘的陨石--碳质软玉和碳质铁陨石--的铱和铂含量远远高于它们的内盘陨石。"
张和他的合作者以前曾利用铁陨石来重建水在原行星盘中的分布情况。"铁陨石是隐藏的宝石。我们对铁陨石了解得越多，就越能揭开太阳系诞生之谜。
编译自/ScitechDaily
