為什麼未曾經歷大規模碰撞的原始小行星看起來都差不多大小

行星系統是由原始恆星的殘留氣體和塵埃形成。物質崩塌成圍繞年輕恆星的原行星盤，並且在盤內形成的土塊（clump）最終成為行星，小行星或其它物體。儘管我們了解行星形成的概況，但尚未完全了解細節。那是因為細節很複雜。

以小行星碰撞之謎為例，行星和小行星逐漸形成：小土塊與其它碰撞形成更大的土塊。隨著物體變大，它更有可能吸引其它物體，從而更有可能發生碰撞。但是最近的一項研究發現，小行星並非總是如此。

許多小行星可以分為不同的族，這些族的化學成分相似。當同類小行星與另一顆大的小行星相撞時，很可能形成族中較小成員。因此可以製作由早期太陽系碰撞產生的小行星族譜。但是研究團隊在2017年繪製小行星族譜時，他們發現十七顆沒有家族的小行星。看來這些小行星從未經歷過大碰撞。這意味著它們仍處於形成的原始狀態。

更有意思的是，這些原始小行星的大小往往相似。最有效的地方似乎是直徑約一百里。原始小行星更可能根本是這樣大小，而不是更大或更小。如果小行星在早期的太陽系中逐漸生長，一般期望出現各種各樣的大小。那麼為什麼它們幾乎都一樣大小？

答案似乎是湍流（turbulence）。湍流一般是形容空氣的混亂運動，會使飛機的飛行變得很困難，但是蠟燭的煙氣漩渦或者流過石頭的水波紋中也可以看到湍流。在早期的太陽系中，這些湍流、渦流傾向將灰塵和碎石捕獲到一個較小的區域，從而使物質有時間因重力吸引而集結收縮。研究顯示，湍流的形成而不是簡單的碰撞，可以解釋原始小行星的大小一致。因此，早期的小行星迅速形成，為形成更大的行星奠定基礎。

如果這個模型是正確，它可以解釋為什麼一些小行星更像碎石而不是固體。這也可以解釋為什麼小行星之間的早期碰撞如此常見。

【圖：互聯網；文：節譯自今日宇宙網頁】研究全文刊登在2020年9月21日出版的《天體物理學報》