美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)的科學家正在通過分析大量小行星和地球上隕石碎片內的同位素構成,還原太陽系形成初期原始的結構。

科學家發現太陽系內最大的行星木星和土星,是在太陽系形成的初期就形成,隨著它們的成長,它們的軌道在多方引力的作用下,既被拉近靠近太陽,又被推遠,經過多次調整,最後才穩定在今天的狀態。

由於木星和土星質量巨大,在太陽系形成的階段,它們對其它天體的影響也很大。這份新研究認為,在太陽系形成初期,太陽系內很多行星根本就不在它們現在所在的位置。

研究人員考察多個不同的隕石群組的同位素構成。落到地球上的隕石幾乎全都來自位於火星和木星之間的小行星帶。雖然這個小行星帶只是太陽系內很窄的一個範圍,但是裏面物質的來源卻相當廣,包含了來自整個太陽系各個地方的物質。

例如,研究人員在小行星帶內發現了好幾個特定光譜特徵的小行星家族,各自有著特定不同的化學組成結構;另外,對地球隕石的分析,顯示它們至少來源於大約一百個小行星帶內不同的原始天體。

研究人員認為行星在吸積物質成長的階段,形成了各自獨特的物質特徵。天文學家通過這種特徵就能追蹤到這些物質的來源天體,其中原始核合成物的同位素異常性就是具有代表性的一個強大的工具。

「如果我們想知道太陽系在形成初期的樣子,我們需要一個工具重構這些原始結構。」這份研究的作者之一LLNL 的宇宙化學家布倫內卡(Greg Brennecka) 說:「我們找到一個方法,使用隕石內同位素的特徵重構太陽系初期的模樣。」

這個研究組的成員提取玄武質隕石測量裏面核合成物內釹和鋯同位素的特徵,結果顯示它們具有一種生成太陽的前體材料內特有的、同位素相對稀缺的特徵。核合成物其它幾種元素也展現了類似的特徵。研究稱,這說明這種前體材料在太陽系早期階段廣泛存在。

「把這些同位素特徵與太陽系重構的幾種模型對比,把行星形成時期所在的位置和現在的位置聯繫了起來,幫助我們重構太陽系早期結構。」這份研究的主要作者蘭德(Jan Render)說。

這份研究近期發表在《地球與行星科學快報》(Earth and Planetary Science Letters)上。◇