研究称太阳曾经有尘埃环，阻止“超级地球”形成

1 月 12 日消息，美国最新研究显示，在地球和太阳系中的其他行星形成之前，太阳曾经被类似于土星的巨大尘埃环所围绕。

美国宇航局（NASA）认为，这些尘埃环可能阻止了地球成长为“超级地球”，即体积大约是地球两倍，质量高达 10 倍的巨大行星。天文学家发现，银河系中约 30% 的类日恒星有超级地球围绕其运行。

▲ 图 1：阿塔卡玛大型毫米波 / 亚毫米波天线阵拍摄的假彩色图像，显示名为 HD163296 的年轻恒星 (不是太阳) 周围有尘埃环围绕

超级地球在许多恒星系统中出现，给天文学家带来了很多悬而未决的问题。美国莱斯大学的天体物理学家安德烈・伊齐多罗（André Izidoro）在声明中提出疑问：“如果超级地球十分常见，为什么我们太阳系没有超级地球呢？”

为了找出这个问题的答案，伊齐多罗和他的同事们创建了一个太阳系形成的计算机模型，该系统是从被称为太阳星云的尘埃和气体坍缩云团灰烬中形成的。

伊齐多罗等人的模拟表明，“压力凸点”（或称气体和尘埃的高压区域）会包围着初生的太阳。这些高压区域很可能是粒子在强大引力作用下向太阳移动，加热并释放出大量蒸发气体时产生的。

模拟显示，固体颗粒蒸发成气体时（被称为升华线）可能会产生三个不同的区域。在离太阳最近（或最热）的区域，固体硅酸盐变成了气体；在中间区域，冰被加热到足以变成气体的程度；在最远的区域，一氧化碳变成了气体。

伊齐多罗等人发现，像灰尘这样的固体颗粒有时候会撞上这些“凸点”，并开始累积并形成环。莱斯大学物理学和天文学副教授安德里亚・伊塞拉 (Andrea Isella) 是该研究的合著者，他在声明中说：“压力凸点帮助收集了尘埃颗粒，这就是为什么我们会看到光环的原因。”

如果不存在这些“压力凸点”，太阳就会迅速吞噬这些粒子，不会留下任何行星形成的种子。伊塞拉说：“肯定有某些东西阻止了太阳吞噬，以便让行星有时间形成。”

▲ 图 2：这可能是展示了我们太阳系结构的光环图

随着时间的推移，围绕太阳的气体和尘埃逐渐冷却，“升华线”逐渐靠近太阳。这个过程使得尘埃积累成小行星，或小行星大小的行星种子，然后它们可能聚集在一起形成行星。伊齐多罗说：“我们的模拟表明，压力凸点可以浓缩尘埃，而移动的压力凸点可以起到小行星工厂的作用。”

伊齐多罗在声明中表示，压力凸点调节了太阳系内层可用于形成行星的物质的数量。根据模拟，距离太阳最近的环形成了内太阳系行星，即水星、金星、地球和火星。中间的环最终成为外太阳系行星，而最外层的环形成了柯伊伯带 (海王星轨道以外的区域) 中的彗星、小行星和其他天体。

更重要的是，研究人员发现，如果他们在模拟中推迟了中环形成的时间，那么超级地球可能就会在太阳系中形成。对此，伊齐多罗说：“在这些情况下形成压力凸点的时候，大量的物质已经侵入了内部系统，可以形成超级地球。因此，这个中部压力凸点形成的时间可能对太阳系的构成至关重要。”

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