太阳系的形成，只需要两个步骤？

系内类地原行星很早就开始吸积，继承了大量放射性26Al，并熔化形成铁芯，迅速摆脱了其原始的挥发物丰度；系外行星开始吸积的时间较晚，而且距离更远，放射热源较少，因此保留了它们最初吸积的大部分挥发物。

英国牛津大学、德国慕尼黑大学和瑞士苏黎世联邦理工学院的研究人员发现，早期太阳系的两步形成过程可以解释内外太阳系在挥发性物质、同位素组成及年代学上的不同。相关研究成果于当地时间1月22日在《科学》杂志中发布。

研究人员在论文中提出了关于太阳系形成及其结构的新理论框架，可解释类地行星（如地球、金星和火星）、外太阳系（如木星）以及小行星和陨星家族组成的若干关键特征。研究人员借鉴了天文学的最新进展以及陨石分析结果。

太阳及太阳系形成早期阶段的天体物理学和地球物理现象，可以说明太阳系内行星小而干燥、系外行星大而潮湿的原因。内类地行星形成较早，其内部因受到强放射性衰变的加热作用而变得异常干燥，并最终使其与潮湿的外行星“分道扬镳”。这为探索类地行星在太阳系外行星系统中的分布与必要形成条件开辟了新思路。

项目跨学科团队完成的数值实验表明，星子（行星的构筑块）的两个不同形成时期可以解释：为何系内行星吸积开始时间较早、持续时间较长，而系外行星吸积开始时间较晚、持续时间较短。科学家们近期对行星形成盘的观测结果表明，盘中部（行星形成之处）的湍流水平也许相对较低。在这种情况下，行星盘气体夹杂的尘埃颗粒与雪线处水的相互作用，会触发两次不同的星子形成爆发——一次较早，一次较晚；前者处于太阳系内，后者则在太阳系外更远处。形成于不同阶段的星子群将进一步从周围的行星盘上吸积物质，并通过相互碰撞作用，导致所形成的原行星内部演化出不同的地物模式。

论文作者、牛津大学大气、海洋和行星物理系博士Tim Lichtenberg指出：“这些星子群形成的时段不同，意味着它们由放射性衰变产生的内热引擎有很大区别。内太阳系星子的温度变得非常高，形成了内部岩浆海，并迅速“铸成”铁芯，去除了它们最初的挥发性成分，最终塑造了行星的干燥特征。相比之下，外太阳系的星子形成时间较晚，经历的内部加热时间较短，因此铁核的形成和挥发性物质的损失受到了限制。早期形成的干燥的内太阳系，与后来形成的潮湿外太阳系，在很早的时候就走上了两条不同的进化之路。这为人类理解类地行星早期大气起源等问题开辟了新途径。”

原创编译：德克斯特 审稿：西莫 责编：陈之涵

期刊来源：《科学》

期刊编号：0036-8075

原文链接：https://phys.org/news/2021-01-solar-formation.html

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