不得不说的行星进化史!太空岩石揭示了那些神秘的行星诞生

不得不说的行星进化史!在人类诞生之前那个混乱的行星时代

在太阳系45亿年的历史中,人类存在的整个历史只是一个小插曲。没有人看到行星在形成之前经历了巨大的变化。为了理解在我们之前——在地球上的生命出现之前,在地球本身诞生之前——科学家们极力寻找关于那个神秘的遥远过去的线索。

这些线索以小行星、彗星和其他小天体的形式出现。就像侦探们在法医证据中筛选一样,科学家们仔细检查这些微小的物体,以了解我们的起源。他们描述了无数的流星和小行星在行星上如雨点般落下,在太阳下燃烧,冲出海王星的轨道,或者彼此碰撞,最后粉碎成更小的天体。从遥远冰冷的彗星到终结恐龙统治的小行星,每一块太空岩石都包含着形成我们今天所知的太阳系的史诗事件的线索——包括地球上的生命。

它们可能没有巨大的火山、全球海洋或沙尘暴,但它们可以回答我们关于太阳系起源的大问题。回顾NASA在探索小天体方面悠久的历史,从1991年伽利略(Galileo)飞越小行星加斯普拉(Gaspra)开始。第一个围绕小行星运行的航天器,近地小行星会合,也在2000年成功登陆小行星Eros,“深度撞击”号探测器在2005年对坦普尔1号彗星进行了探测,促使科学家们重新思考彗星的形成地点。最近的努力建立在这些成功的基础上,并将继续教给我们更多关于太阳系的知识。

我们今天所知道的太阳系是由尘埃组成的——岩石、金属和冰的微小颗粒——在我们初生的太阳周围的圆盘中打转。这个圆盘上的大部分物质都落入了新生的恒星中,但有一些碎片避免了这种命运,并粘在一起,成长为小行星、彗星甚至行星。这个过程留下的许多残余物至今仍保存着。小行星和彗星可以帮助我们研究小行星和彗星的历史。

小行星、彗星和其他小天体保存着太阳系诞生时的物质。如果我们想知道我们从哪里来,我们必须研究这些物体。为这个故事提供线索的两块古代化石是灶神星和谷神星,它们是火星和木星之间小行星带中最大的天体。Nasa的“黎明”号宇宙飞船最近结束了它的任务,它绕着两颗小行星轨道运行,明确地表明它们不是常规的“小行星群”的一部分。虽然许多小行星是松散的碎石堆,灶神星和谷神星的内部是分层的,但是它们从来没有足够的物质达到主要行星的大小。

虽然灶神星大部分是干的,谷神星却是湿的。它可能有多达25%的水,大部分与矿物或冰结合在一起,可能是地下液体。谷神星存在氨也很有趣,因为它通常需要比谷神星当前位置更低的温度。这表明,这颗矮行星可能是在木星之外形成的,并迁移到其他地方,或者至少是在离太阳较远的地方形成了物质。关于谷神星起源的谜团显示了行星的形成是多么的复杂,它强调了我们太阳系的复杂历史。

虽然我们可以间接地研究行星的深层内部,以寻找它们起源的线索,正如美国宇航局的“洞察任务”(InSight mission)将在火星上做的那样,但我们不可能深入到太空中任何大型物体的核心,包括地球。2019年1月1日,美国国家航空航天局的“新地平线”号探测器遇到了2014年的MU69,这是一个柯伊伯带天体,围绕太阳运行,距离冥王星10亿英里(16亿公里)。柯伊伯带是海王星轨道之外的一块富含冰的天体区域。像MU69这样的物体可能代表太阳系中最原始的,或未改变的物质。当行星以椭圆的形式围绕太阳运行时,MU69和许多柯伊伯带的其他天体都有非常圆的轨道,这表明它们已经有45亿年没有偏离它们原来的轨道了。这些物体可能代表着冥王星和其他遥远的冰天世界的组成部分。“新地平线”将于2019年1月1日离MU69号最近,这是史上最远的一次行星飞越。

传递生命的要素

小行星也可能存在负责给地球播种生命的成分。它们参与了我们太阳系随时间缓慢而稳定的演化,影响着行星的大气层和制造生命的机会。地球是这个故事的一部分。一颗包含生命基石的小行星是Bennu, nasa的OSIRIS-REx(起源、光谱解释、资源识别、安全风化层探测器)任务的目标。Bennu充满了碳和水分子,这两种分子都是我们所知的生命所必需的。当地球形成之后,像Bennu这样的物体就像雨点一样降落下来,把这些材料送到我们的星球。这些物体本身没有海洋,而是水分子与矿物质结合在一起。地球上80%的水被认为来自像Bennu这样的小天体。通过研究本努,我们可以更好地理解那些让贫瘠的年轻地球孕育生命的物体。

太阳系演化的轨迹

构成我们太阳系的大部分物质,都被太阳吸收,或被抛到我们最强大的望远镜无法到达的地方;只有一小部分形成了行星。但是,在早期,行星围绕太阳旋转,命运未卜的日子里,仍有一些残余。对太阳系来说,尤其灾难性的时间是在太阳形成后的5千万到5亿年之间。木星和土星是太阳系中最大的巨行星,它们的引力与小行星等较小的行星相互作用时,重新组织了周围的天体。天王星和海王星可能起源于离太阳更近的地方,在木星和土星移动的时候被踢向外。事实上,土星可能阻止了木星“吃掉”包括地球在内的一些类地行星,因为它的重力抵消了木星进一步向太阳运动的影响。

太阳系现在仍然在有条不紊的运行着,这个天体系统至少在目前是完美的。

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