地球诞生新说:或是大量“鹅卵石”碰撞融合而成

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在亲戚亲戚亲戚朋友太阳系早期,行星最快的形成办法是多量小型天体(而非巨大天体)互相碰撞融合而成。

▲图1:艺术渲染图,一颗恒星被原行星盘包围

离米 45亿年前,太阳系堪称是个充满行星幼儿的托儿所。在年轻的太阳附过,旋转着有有有一个 由太阳系诞生而留下的固体 和尘埃构成的圆盘。环绕在轨道圆盘内的是星子(planetesimals,即直径约1至5000千米的岩石天体),以及直径约50000千米的更大原行星。这就好像一群不同大小的孩子被关进了同有有有一个 房间。

像所有的托儿所一样,这是个吵闹不堪的地方。星子呼啸而过,偶尔会撞到一齐。尘埃和岩石碎片比较慢地穿过灾区。花了几百万年的时间,你是什么学龄前的混乱才稳定下来,今天的大次责行星就此形成。科学家们过去认为,行星是由星子相互碰撞和融合形成的,就像培乐多泥胶玩具那样。但事实证明,你是什么过程耗时时间太长。全都天文学家最近提出了有本身新说,来解释小行星的形成过程。

计算机模拟显示,在布满尘埃的圆盘内,有怎样让 鹅卵石状小型天体会附着在不断壮大的原行星上。那先 小天体比较慢地结合在一齐,使得原行星比较慢成长为心智早熟期期是什么图片 的句子的句子的行星,就像有有有一个 孩子一直间获得足够的重量,成为有有有一个 成年人。你是什么理论被称为“鹅卵石加积”(pebbleaccretion)假说,正在重塑科学家们对早期太阳系形成的看法。此外,它也开启了新的研究方向,比如探索行星怎样围绕除了太阳外的怎样让 恒星形成的。

瑞典隆德大学的天文学家、该理论的合著者迈克尔·兰布雷希茨(Michiel Lambrechts)说:“那先 天体的形成更加快速轻松,鹅卵石加积假说提供了全都大问题的外理方案。”在那先 大问题中,首要的大问题是,在尘埃盘耗尽所需原料就让行星是怎样形成的?模型表明,当尘埃盘中的固体 凝固,其尘埃螺旋进入新生太阳的引力中时,它怎样让在离米 5000万到50000万年时间里消失。

在尘埃盘消失就让,最大的行星(比如木星和土星)会以有本身办法聚集离米 10个地球质量的核心。通过星子碰撞融合形成行星的时间太长了,怎样让星子通常会在比较慢 被重力捕获的情况下,极速飞过婴儿行星。而此人 面,小型鹅卵石天体很容易被原行星的引力捕获,它们的积累都都都可以 帮助在5000万年左右的时间里形成一颗行星。

天文学家们知道比较慢 的小鹅卵石天体是处于的,怎样让亲戚亲戚亲戚朋友怎样让看到它们在小恒星附过运行。射电望远镜(类事处于新墨西哥州索科罗附过的大型阵列),通过在电波中发光的办法测量了原行星尘埃盘中粒子的大小。那先 圆盘中通常带有 多量的鹅卵石天体。在怎样让 情况下,离米 数百个地球质量的物体慢慢向恒星漂移。

当较小的尘埃颗粒碰撞合并时,鹅卵石就形成了。兰德大学天文学家、“鹅卵石加积”理论的另一位合著者安德斯·约翰森(Anders Johansen)说:“圆盘上的大次责尘埃变成了鹅卵石。”他把原行星盘称为“鹅卵石工厂”。

离米 在2010年时,约翰森和兰布雷希茨产生好奇,想知道那先 鹅卵石与行星诞生之间的关系。亲戚亲戚亲戚朋友就让日后日后刚开始英文了一系列的计算,包括关于鹅卵石怎样与漂浮在原行星盘上的怎样让 大碎石块的相互作用。令约翰森和兰布雷希茨吃惊的是,亲戚亲戚亲戚朋友发现鹅卵石都都都可以 比较慢地覆盖到一颗原行星上。

关键在于摩擦。想象一下,鹅卵石流在直径5000千米的原行星棘层 飞驰而过。当鹅卵石穿过圆盘中的固体 时,摩擦力使它们减挡 到足以被原行星引力场捕获的程度。

鹅卵石就让日后日后刚开始英文绕着更大的岩石天体旋转,放慢就会与其棘层 相撞。每一次碰撞都增加一小次责质量。在比较慢 的碰撞中,原行星会快速增长,达到直径50000千米以上。兰布雷希茨说:“从全都方面来看,鹅卵石加积是增加原行星质量的最有效办法。”怎样让有有有一个 原行星盘带有 相等的岩石块,即半数星子半数鹅卵石,比较慢 鹅卵石比星子的数率高50000倍。约翰森和兰布雷希在2012年就让日后日后刚开始英文的一系列论文中报告了亲戚亲戚亲戚朋友的初步想法,并在去年的《地球与行星科学年鉴》上发表了综述文章。

鹅卵石加积假说助于解释怎样让 关于太阳系型态的大问题。比如,现在环绕木星运行的美国宇航局“朱诺号”探测器发现,你是什么气态巨行星的核心比科学家预期的要大得多,也更分散。约翰森认为,这怎样让原应鹅卵石加积假说在发挥作用,这也是在尘埃盘消散就让,在可利用的时间内形成行星核心的唯一办法。

鹅卵石加积假说也阐明了天王星和海王星形成的长期秘密。令人费解的是,那先 冰态巨行星以巨大的内核就让日后日后刚开始英文形成,而不像木星和土星那样以多量的固体 形式处于。幼儿期的木星和土星最终到达了可被称为“鹅卵石隔离质量”的临界点,它们在你是什么期间怎样让足够大,都都都可以 在附过的固体 中产生压力碰撞,把任何接近的鹅卵石推开。一旦它们停止吞噬鹅卵石,木星和土星就就让日后日后刚开始英文吸入固体 。相比之下,天王星和海王星从来比较慢 达到“鹅卵石隔离质量”,反而增加了轨道距离。为此,它们变成了“冰巨人”而就有“气巨人”。

在太阳系之外,鹅卵石加积作用也解释了怎样让 奥秘,比如行星在离恒星很远的距离形成。类事,飞马座中年轻的恒星HR 8799(距离地球约129光年),它有4颗比木星更大的行星,它们距离恒星的轨道距离是地球到太阳距离的68倍。相比之下,木星的轨道距离离米 是地球到太阳距离的5倍。

约翰森和兰布雷希茨的计算机模拟表明,那先 行星怎样让形成于更远的地方,并把鹅卵石卷入其中,随着朝着现在的轨道旋转,它们的体型变得比较慢 大。整个过程怎样让处于在原行星盘的生命周期中。这在旧有理论中是不怎样让处于的,怎样让在比较慢 远的距离比较慢 足够的星子来有效地加积。

有有有一个 更大的大问题仍然比较慢 答案,即最初的原行星从何而来?有本身怎样让是被称为“雪线”(snow line)的地方,即都都都可以 让液态水结冰的恒星距离。在那里,尘埃和鹅卵石的物理性质处于了变化,怎样让它们经历了从湿到干的过程。它们就让日后日后刚开始英文聚集起来,不像怎样让 恒星环绕的圆盘,它们都都都可以 形成更大的体积,充当怎样让 鹅卵石加积的行星种子。

苏黎世大学天体物理学家乔安娜·德拉科斯卡(Joanna Dr??kowska)说最近表示,这使“雪线”称为首颗原行星诞生的最佳地点。当那先 最初的原行星形成就让,它们就都都都可以 就让日后日后刚开始英文在圆盘上吞噬怎样让 鹅卵石。你是什么情况怎样让处于在最著名的行星系统之一身上,即拥有7颗类地行星的恒星TRAppIST-1,它距离地球39光年。

阿姆斯特丹大学天文学家克里斯·奥梅尔(Chris Ormel)和他的同事们最近计算出,原行星就让日后日后刚开始英文在恒星附过的“雪线”上形成,怎样让通过吸积鹅卵石比较慢生长。怎样让重力对附过圆盘的影响,那先 就让诞生的行星在与地球体积相当的就让停止壮大。奥梅尔称:“你是什么特殊的系统比较慢用经典理论来解释,但却符合鹅卵石加积假说。”

兰布雷希茨表示,随着天文学家发现太多的行星和恒星,鹅卵石加积假说都都都可以 帮助亲戚亲戚亲戚朋友理解更多行星是怎样进化的,它使所有的行星形成更具活力。