你想知道一些有趣的事情吗? 我们实际上并不知道我们的星球是如何形成的。 我们有一个广泛的总体想法,但更精细的细节却很难弄清楚。
我们确实有一个模型,目前被认为是迄今为止最有可能的解释:地球是由小行星的逐渐吸积形成的。 然而,即使在这里,有关我们星球形成的一些事实也难以解释。
一篇新论文将实验与建模相结合,揭示了一种更符合地球特征的新形成路径。
“天体物理学和宇宙化学中流行的理论是,地球是由球粒状小行星形成的。这些是在太阳系早期形成的相对较小、简单的岩石和金属块,”成为行星学家保罗·索西瑞士苏黎世联邦理工学院。
“这个理论的问题在于,这些球粒陨石的混合物无法解释地球的确切组成,地球的光、氢和氦等挥发性元素比我们预期的要少得多。”
关于行星的形成过程还有一大堆问号,但科学家们已经能够拼凑出一幅大致的图景。 当一颗恒星由太空中尘埃和气体分子云中的致密物质团形成时,它周围的物质会排列成一个盘,绕轨道运行并卷入正在生长的恒星中。
尘埃和气体盘不仅增加了一颗成长中恒星的腰围? 漩涡内的小密度也会聚集成更小、更冷的团块。 小颗粒首先在静电作用下碰撞并粘在一起,然后在引力作用下,形成越来越大的物体,最终成长为一颗行星。 这被称为吸积模型,并且得到了观测证据的有力支持。
但如果粘在一起的岩石是球粒陨石,那就留下了一个关于失踪的较轻的挥发性元素的大问题。
科学家提出了各种解释,包括碰撞过程中产生的热量可能蒸发了一些较轻的元素。
然而,这并不一定跟踪:根据最近的实验工作,热量会汽化元素的较轻同位素,中子较少由索西领导。 但地球上仍然存在较轻的同位素,其比例与球粒陨石中的比例大致相似。
因此,索西和他的同事开始研究另一种可能性:构成地球的岩石不是来自地球一般轨道附近的球粒状小行星,而是星子。 这些是更大的天体,是行星的“种子”,它们已经长到足够大,具有分化的核心。
“我们模拟行星形成的动态模型表明,太阳系中的行星是逐渐形成的。随着时间的推移,小颗粒通过引力积累越来越多的物质,逐渐成长为千米大小的星子。”索西说。
“更重要的是,在年轻太阳周围不同区域或不同时间形成的星子可能具有非常不同的化学成分。”
他们沿着“大航向”场景进行了 N 体模拟,改变了星子数量等变量,其中婴儿首先靠近太阳,然后再次回到当前位置。
在这种情况下,早期太阳系中木星的运动对周围旋转的较小岩石产生了极其扰动的影响,将星子散射到内盘中。
这些模拟旨在产生我们今天看到的内部太阳系:,、地球和。 研究小组发现,具有不同化学成分的星子的多种混合物可以重现我们今天所看到的地球。 事实上,地球是模拟最有可能的结果。
这不仅对太阳系以及了解其中岩石行星的不同组成具有重要意义,而且对银河系其他地方的其他行星系统也有重要意义。
“尽管我们有所怀疑,但我们仍然发现这个结果非常了不起。我们现在不仅有一个机制可以更好地解释地球的形成,而且我们也有一个参考来解释其他岩石行星的形成。”索西说。
“我们的研究表明,在尝试了解行星形成时,同时考虑动力学和化学是多么重要。我希望我们的发现能够促进这两个领域的研究人员之间更密切的合作。”
该团队的研究发表于自然天文学。