古代太空尘埃的量子分析揭示了 为什么内行星和外行星不同

　　当太阳系第一次自我组织时，围绕太阳的中心质量形成了一个气体和尘埃盘。它最终将自己归类到我们今天看到的行星系统中。但有些事情我们不知道这是怎么发生的。一项难以解释的观察结果是我们看到的外行星和内行星之间的成分差异。另一个是撞击地球的两种主要陨石之间的“同位素二分法”。现在，美国宇航局支持的对远古尘埃颗粒的分析为太阳原行星盘存在物理间隙提供了直接证据，这可能解释了这些成分差异。

　　与太阳之间有一段距离，称为“霜线”，超过该距离时，更容易以冰的形式发现给定元素。对于我们太阳系中的一些重要元素，这条线位于火星和木星的轨道之间，就在小行星带的位置。小行星带并不是一颗失败的行星；它被认为是从太阳星云合并成小行星，由于木星的引力扰动，或者可能是由带旋转带来的一种磁风，阻止了它的完全吸积。取而代之的是，该区域内的小行星围绕太阳运行，但从未合并。这个地方代表了一种停顿，内太阳系和外太阳系之间的制度变化。朝向太阳，事物更热、更坚固、更小。在小行星带之外，行星是巨大的、泥泞的、寒冷的。

　　就质量而言，木星是太阳系中最大的单一重力井，仅次于太阳。当木星清理其轨道时，它直接引力影响的外边缘在这颗气态巨行星围绕自身扫过的边缘变得清晰可见。事实上，你可以看到木星的引力范围超出它的控制范围。它没有清除整个小行星带。但是小行星带内的轨道是不稳定的，因为在那里运行的任何东西最终都会通过轨道共振被拉入木星。距离木星较近的小行星实际上被搁置一旁，而距离较远的一些小行星则被谐波的力量拖入其中。

　　在他们之前的工作中，作者研究了非碳质陨石，建立了对它们形成环境中磁场的测量。这项新工作研究了“球粒”，它们是来自碳质球粒陨石的极其细小的尘埃颗粒。该团队使用称为 SQUID（用于超导量子干涉装置）的高精度显微镜来非常仔细地观察球粒内围绕原子运行的电子。观察这些电子的自旋轴使该团队能够确定每个球粒的原始古老磁场。

　　报告发现，球粒的场强大于他们之前测量过的较近的非碳质陨石的场强。行星系统的磁场是其吸积率或随着时间的推移它可以聚集到自身的气体和尘埃量的替代量度。但随着距离的增加，磁场预计会减弱。较近的非碳质陨石经历了大约 50 微特斯拉的磁场，但较远的碳质陨石的磁场强度是其两倍。根据球粒的磁场，科学家们发现太阳系外部区域的质量一定比内部区域吸积的质量大得多。

　　鉴于质量吸引质量的想法，这是有道理的。这表明原行星盘在气态巨行星所在的地方比靠近太阳的地方有更多的质量，考虑到像木星一样，太阳也清除了它周围环境中任何不在稳定轨道上的东西，这是有道理的。除了木星的质量是地球的数百倍之外，气态巨行星的形成半径处的质量会像内部的类地行星一样滚雪球状。质量会倾向于徘徊在其他质量浓度附近。该报告还提出了这样一种观点，即物理间隙“可能充当了宇宙边界”，阻止了内太阳系和外太阳系之间的相互作用或混合。

　　该研究可能对大策略假设有影响。人们认为木星从它形成的半径向内迁移，然后向外游荡，降落在离太阳比它开始的地方更远的地方。这种行为被认为是由木星寻求相对于太阳的零扭矩配置引起的。描述这种现象的模型仍在完善中；一个错误预测的轨道离心率比我们看到的要大得多，而另一个错误则不同意我们在木星和土星之间观察到的轨道共振。这意味着我们还没有完全描述行星的引力行为。有关小行星带发生了什么的更多信息可以帮助我们解释木星是否以及如何穿过它。

　　麻省理工学院的主要作者 Cauê Borlina 说：“跨越这个鸿沟非常困难，行星需要大量的外部扭矩和动量。” “因此，这提供了证据，证明我们行星的形成仅限于早期太阳系的特定区域。”

　　“间隙在原行星系统中很常见，我们现在证明我们自己的太阳系中存在间隙。”博利纳继续说道。“这为我们在陨石中看到的这种奇怪的二分法提供了答案，并提供了证据表明间隙影响行星的组成。”