早期太陽系的兩步形成過程

英國牛津大學、德國慕尼黑大學、蘇黎世聯邦理工學院、拜羅伊特大學和蘇黎世大學研究人員組成的國際研究團隊發現，早期太陽系的兩步形成過程，可以解釋太陽系內外揮發性和同位素含量的年代學和分裂。

研究提出了一個關於太陽系形成和結構的新理論，可以解釋類地行星（如地球、金星和火星）、外部行星（如木星）以及小行星和隕星組成的幾個關鍵特徵。研究借鑒天文學對其它恆星系統形成過程的觀測和隕石學對隕石中同位素、鐵和水含量的實驗室實驗和分析的最新進展。

天體物理和地球物理現像有助解釋在太陽和太陽系的最初形成階段，為何太陽系內部的行星又小又乾燥，而且幾乎沒有水。它通過兩個截然不同的步驟來解釋隕石記錄。太陽系內類地原行星較早形成，它們受強放射性衰變的加熱從而變乾。

該跨學科團隊的數值實驗顯示，內太陽系吸積早開始和晚結束的相對年表，以及太陽系外行星更晚的出現和更快速的增生，可以用星子的兩個不同形成時期來解釋，星子是行星的組成部分。

最近對行星形成盤的觀察發現，星盤中部是行星形成的地方可能有相對較低的湍流水平。在這樣的條件下，塵埃粒嵌在圓盤上，在軌道位置周圍有氣體和水，在那裡它從氣體階段轉變為冰階段，從而能在太陽系內部引發一場星子的早期形成爆發，然後再在更遠處引發另一場。

星子群的兩個截然不同的形成時期，通過相互碰撞從周圍的圓盤進一步吸積物質，導致形成原行星的地球物理內部演化模式不同。牛津大學大氣，海洋和行星物理系添·利滕百格（Tim Lichtenberg）博士指出：這些星子種群的形成時間間隔不同，這意味著它們由放射性衰變產生的內部熱機有很大的不同。太陽系內部的星子變得非常熱，形成了內部的岩漿海洋，迅速形成了鐵芯，並去除了它們最初的揮發性成分，最終導致了乾燥的行星成分。太陽系內部的星子變得非常熱，形成了內部的岩漿海洋，迅速形成了鐵芯，並去除了它們最初的揮發性成分，最終導致了乾燥的行星成分。相比之下，太陽系外的星子形成的時間較晚，因此經歷的內部加熱要少得多，因此限制了鐵核的形成和揮發性物質的釋放。

因此，早期形成的乾燥的內太陽系和後來形成的潮濕的外太陽系在它們歷史的早期就走上了兩條不同的進化道路。研究人員表示，這為理解類地行星最早大氣的起源以及在銀河系外行星普查背景下太陽系的位置開闢了新途徑。

【圖：馬克·加利克；文：節錄自科學網頁；新聞訊息由林景明提供】研究全文刊登在2021年1月22日出版的《科學》期刊