世界不思議

新理論解釋為什麼太陽系行星有不同的組成


哥本哈根大學的一組研究人員和博物館fur Naturkunde, Leibniz-Institut演化研究提出了一種新的解釋,關於我們太陽系中行星的組成的不同。在《自然》(Nature)雜誌上發表的論文中,描述了他們對某些隕石、地球本身和火星的鈣同位素組成的研究,並利用他們所學的知識解釋了行星是如何如此不同的。

Alessandro delli with Observatoire de la Cote d』azur在法國提供了一篇新聞和觀點文章,在同一期刊上的研究團隊所做的工作。大多數行星科學家都認為,太陽系中的行星與圍繞太陽運行的小岩石有著相似的起源,它們構成了相互碰撞和融合的原行星盤,形成了越來越大的岩石,最終形成了原行星。但從那時起還不清楚為什麼行星的結果如此不同。在這一新的努力中,研究人員提出了一個新的理論來解釋這是如何發生的。

研究小組認為,原行星的生長速度相同,但在不同的時間停止生長。那些規模較小的,它們繼續,停止生長的時間比那些更大的要快。在此期間,進一步提出,材料不斷被添加到磁碟中。在它的早期,似乎材料的組成與後來的材料不同,這解釋了為什麼我們今天看到的岩石行星在成分上有這樣的差異。

研究人員在研究了幾顆被稱為「憤怒」和「尿素」的隕石的鈣同位素組成,以及火星和地球,以及小行星「味絲塔」(Vesta)之後,發展了他們的理論。鈣的同位素與岩石的形成有關,正因為如此提供了有關岩石起源的線索。研究人員發現,樣本中的同位素比值與他們的母行星和小行星的質量相關,他們聲稱這為他們的吸積時間線提供了一個代理。他們進一步聲稱,這提供了行星不同成分的證據,因為較小的行星停止了吸積物質,而較大的行星則繼續添加與以前不同的物質。

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在太陽系天體中,核合成同位素的可變性經常被用來探測隕石群與岩石行星(水星、金星、地球和火星)之間的遺傳關係,進而可能為地球-月球系統的基石提供洞見。利用這種方法,推斷出沒有原始的隕石與地球和月球形成的原行星盤物質相匹配,因此在很大程度上是不受限制的。

然而這一結論是基於這樣一種假設,即觀察到的內太陽系統對象的核合成變異性主要反映了空間異質性。在這裡使用了難熔元素鈣的同位素組成,以表明內太陽系的核合成變異性主要反映了原行星盤固體的質量獨立的鈣同位素組成的快速變化,這與早期的質量吸積有關。測量了來自於尿素和隕石的母體,以及來自Vesta、火星和地球的樣本的質量獨立的48Ca/44Ca比率,並發現它們與它們的母小行星和行星的質量正相關,這是它們的吸積時間尺度的一個指標。

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這種相關性意味著地球行星形成區原行星盤的大量鈣同位素組成的長期演化。普通球粒隕石的單個隕石球粒在原太陽7日坍塌後的100萬年中形成,揭示了太陽系內大量獨立的48Ca/44Ca比率,表明原行星盤的物質組成發生了快速變化。推斷這種長期的進化反映了對原始的外部-太陽系統物質的欣賞,這些物質進入熱處理的內部原行星盤,與質量與原太陽的累積相關聯。地球和月球的相同的鈣同位素組成在這裡報告了我們的模型,如果月球形成的影響包括原行星或前體,在原行星盤的生命周期結束時完成了它們的吸積作用。

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