隕石中的熔融液滴有助於確定木星的形成時期

研究人員首次通過研究在隕石中保存的小珠狀球體,確定了木星的形成時間。來自日本名古屋大學和意大利國家天文物理研究所(INAF)的研究顯示,這顆氣體巨星最有可能是在太陽系開始形成後的 180 萬年時誕生的。這一證據來自對圍繞木星形成的球狀物的研究,這些球狀物被稱為「球粒」,其直徑在 0.1 至 2 毫米之間,是發現於地球表面的隕石中的「熔融岩石液滴」。球粒的形成一直困擾著科學家,這些微小的球體是如何形成的呢?

這項研究的建模結果顯示,迅速形成的木星的巨大重力是造成這些熔融岩石液滴形成的關鍵。木星的重力導致了行星小天體之間的碰撞,這些碰撞使岩石熔化成液滴,隨著擴張的水蒸氣而分散。研究人員指出,約 45 億年前,我們的太陽系是一個混亂的搖籃。在這個旋轉的氣體和塵埃的盤中,木星作為一個氣體巨星正在形成。隨著木星的體積逐漸增大,它強大的重力擾動了無數較小天體的軌道,這些較小的天體被稱為行星小天體,與小行星和彗星相似。

這些行星小天體由岩石、塵埃和冰構成,彼此以驚人的速度碰撞,這些撞擊的力量之大,導致其中的岩石和塵埃瞬間熔化。碰撞產生的能量使水在小天體中瞬間汽化,形成蒸汽爆炸,將熔融的矽酸鹽岩石打碎成微小的液滴。這些液滴隨後冷卻和固化,最終被納入小行星中,並隨著小行星的破裂而掉落到地球上,形成隕石。名古屋大學的共同首席作者西仁志教授表示:「當行星小天體相互碰撞時,水瞬間汽化成擴張的蒸汽,這就像小型爆炸一樣,將熔融的矽酸鹽岩石打碎成我們今天在隕石中看到的微小液滴。」他補充道,以前的理論無法解釋球粒的特徵,而這一模型則要求的條件在木星誕生的早期太陽系中自然存在。

這項新研究利用計算機模擬來建模木星的增長以及早期太陽系中岩石和富水的行星小天體之間的碰撞。模型自發生成了現實的球粒,與隕石數據中找到的特徵和豐富度相匹配。研究顯示,碰撞行星小天體內的水在形成球粒方面至關重要,這也證實了球粒的形成是行星形成的直接結果。研究團隊通過將這些模擬碰撞的時間與隕石中球粒的年齡進行關聯,確定了木星的誕生時間。INAF的共同首席作者和高級研究員迭戈·圖里尼博士表示:「模型還顯示,球粒的產生與木星強烈吸積星雲氣體以達到其巨大尺寸的過程相吻合。隕石數據告訴我們,球粒形成的高峰出現在太陽系開始的 180 萬年後,這也是木星誕生的時間。」

這項研究為確定其他行星的形成時間提供了一種新方法。雖然木星的形成解釋了球粒創造的一個重要時期,但隕石中包含不同年齡的球粒。科學家現在可以研究不同年齡的球粒,以追溯我們太陽系中巨行星的誕生順序,甚至可能揭示其他恆星系的行星形成過程。研究結果已發表在《科學報告》期刊上。


Henderson
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