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小行星或为天体间激烈撞击后产生的碎片

科普小知识2022-07-13 16:15:21
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小行星或为天体间激烈撞击后产生的碎片

长期以来,科学家们一直将小行星视为构成行星体的建筑材料。然而,一项新的研究表明,小行星实际上可能只是行星形成过程中产生的副产品,以及早期天体剧烈碰撞后产生的碎片。

落到地球上的陨石通常含有小的圆形球,称为“球粒”,是太阳系早期环境中熔融液滴快速凝结的产物。大约92%的陨石含有这种球粒,科学家通常认为这是建造行星的建筑材料。

这些球形物质是早期太阳系中围绕太阳旋转的原始行星盘的一部分。这个行星盘的主要成分是尘埃和气体物质,地球和太阳系的其他主要行星最终将从这些物质中诞生。最近的一项研究发现,球状粒子的形成时间大约是在小行星凝聚后100万年,而小行星是形成原始行星的基本建筑材料。

先前的研究表明,一些陨石中的球粒可能是在太空中的岩石以超过36000千米/小时的速度高速碰撞时形成的。然而,对于大多数颗粒的形成一直存在争议。现在,科学家发现,在行星形成的前500万年左右,空间撞击事件可以产生足够多的球粒,这个数字足以解释我们在陨石中看到的球粒现象。

该研究论文的第一作者、麻省理工学院的行星科学家布兰登·约翰逊(Brandon Johnson)说:“我们工作中最令人惊讶的是,我们在地球上发现的陨石实际上并不是构成行星的建筑材料,这是我们一直持有的观点。但事实上,它们可能只是行星形成的副产品。”因此,含有球粒陨石物质(也称为“球粒陨石”)的陨石可能不代表构成太阳系行星的物质成分。

该研究小组模拟了直径在100至1000公里范围内的原行星在不同速度条件下的碰撞。结果表明,当碰撞速度超过每小时5590英里(约每小时9000公里)时,由熔融岩体组成的羽流溅射材料将形成毫米大小的液滴,并迅速凝结形成球形颗粒。

研究人员计算出,在一个典型的原行星盘中,这种碰撞机制可以产生多达2万亿公斤的球形粒子。相比之下,今天小行星带中物质的总质量约为3万亿公斤。这一结果意味着天体的碰撞机制可以在小行星带产生大量球形粒子,而小行星带是几乎所有小行星最初形成的地方。

约翰逊说:“我们已经为球晶的形成建立了一个清晰的模型。一旦我们了解了球晶形成的背景条件,我们就能真正开始了解早期的太阳系。”此外,约翰逊还指出,他们的研究目前只考虑正面碰撞,但实际上,大量的碰撞发生在某个角度。然而,这种倾斜撞击只会产生更多的溅射物质,这当然是更多的球形物质。

这项研究的论文发表在1月15日的《自然》杂志上。