據媒體報導，宇宙邊界，或許是由年輕的木星或新興的風造成，它很可能塑造了新生行星的組成。在早期的太陽系中，一個由塵埃和氣體組成的「原行星盤」圍繞著太陽旋轉並最終凝聚成我們今天所知的行星。
麻省理工學院(MIT)和其他地方的科學家對古代隕石的一項新分析表明，約在45.67億年前，在小行星帶今日所處的位置附近，這個圓盤中存在著一個神秘缺口。
該團隊成果於2021年10月15日發表在《Science Advances》上，為這個缺口提供了直接證據。
「在過去的十年里，觀察結果表明，空洞、空隙和環在其他年輕恆星周圍的盤中非常常見，」麻省理工學院地球、大氣和行星科學系(EAPS)EAPS的行星科學教授Benjamin Weiss說道，「這些都是氣體和塵埃轉變為年輕太陽和行星的物理過程的重要但不為人知的標志。」
同樣，在我們自己的太陽系中出現這種缺口的原因仍是一個謎。一種可能性是，木星可能是一種影響。當這個氣體巨頭成形時，它巨大的引力可能將氣體和塵埃推向外圍並在發展中的圓盤上留下了一個缺口。
另一種解釋可能跟從圓盤表面出現的風有關。早期的行星系統受強磁場的支配。當這些磁場跟旋轉的氣體和塵埃盤相互作用時，它們可以產生強大的風，這足以將物質吹出去並在盤中留下一個缺口。
無論其起源如何，早期太陽系中的縫隙很可能是一個宇宙邊界，使其兩側的物質無法相互作用。這種物理分離可能塑造了太陽系行星的組成。像在縫隙的內側，氣體和塵埃凝聚成陸地行星–包括地球和火星，而被歸入縫隙較遠一側的氣體和塵埃則在較冷的地區形成，像木星及其鄰近的氣體巨行星。
「穿越這個缺口相當困難，一顆行星需要大量的外部扭矩和動力，」論文的主要作者和EAPS的研究生Cauê Borlina說道，「因此，這提供了證據，它表明我們的行星的形成被限制在早期太陽系的特定區域。」
Weiss和Borlina的共同作者包括MIT的Eduardo Lima、Nilanjan Chatterjee和Elias Mansbach、牛津大學的James Bryson以及清華大學的Xue-Ning Bai。
空間的分裂
在過去的十年時間里，科學家們觀察到了進入地球的隕石成分中的一種奇怪的分裂。這些太空岩石最初在太陽系形成的不同時間和地點形成。那些已經被分析過的隕石表現出兩種同位素組合中的一種。很少有隕石被發現同時表現出兩種同位素–一個被稱為「同位素二分法」的難題。
科學家們提出，這種二分法可能是早期太陽系圓盤中的一個缺口造成，但這種缺口還沒有得到直接證實。
Weiss的研究小組則通過對隕石的分析希望以此找到古代磁場的跡象。當一個年輕的行星系統成形時，它攜帶著一個磁場，其強度和方向可以根據不斷演變的盤內的各種過程而改變。當古代塵埃聚集成被稱為軟骨顆粒的時候，軟骨顆粒內的電子跟它們形成的磁場相一致。
軟骨顆粒可以比人類頭發的直徑還要小，並且在今天的隕石中被發現。Weiss的小組專門測量軟骨顆粒從而確定它們最初形成的古代磁場。
在以往的工作中，該小組分析了兩個同位素組的隕石中的一個樣本–被稱為非碳質隕石。這些岩石被認為起源於一個「容器」或早期太陽系中相對靠近太陽的區域。Weiss的研究小組之前在這個靠近太陽的區域的樣本中發現了古代磁場。
隕石的錯配
研究人員在他們的新研究中想知道磁場是否會在第二組同位素的「碳質」隕石中出現，從它們的同位素組成來看，它們被認為起源於太陽系的更遠處。
他們分析了在南極洲發現的兩塊碳質隕石的軟骨顆粒，每塊的尺寸約為100微米。通過使用超導量子干涉裝置即SQUID–Weiss實驗室里的一台高精度顯微鏡，研究小組確定了每個軟骨顆粒的原始、古代磁場。
令人驚訝的是，他們發現它們的磁場強度比他們之前測量的更接近非碳質隕石的磁場強度要強。由於年輕的行星系統正在形成，科學家們預計，磁場的強度應該隨著跟太陽的距離而衰減。
相比之下，Borlina和他的同事們發現遠處的軟骨礦有一個更強的磁場，約是100微特斯拉，而在較近的軟骨礦中，磁場是50微特斯拉。作為參考，今天地球的磁場約為50微特斯拉。
一個行星系統的磁場是衡量其吸積率的一個標準，或是說它能在一段時間內把氣體和塵埃吸到其中心的數量。根據碳質軟骨柱的磁場，太陽系的外部區域一定比內部區域增加了很多質量。
通過使用模型模擬各種情況，研究小組得出結論–對吸積率不匹配的最可能的解釋是在內部和外部區域之間存在一個缺口，這可能減少了從外部區域流向太陽的氣體和灰塵的數量。
Borlina說道：「間隙在原行星系統中非常常見，我們現在（研究）表明在我們自己的太陽系中也有一個。這給出了我們在隕石中看到的這種奇怪的二分法的答案，並還提供了差距影響行星組成的證據。」
來源：cnBeta
