太空钻石揭秘太阳系的“黎明时代”

时间:2018-12-05 栏目:飞碟探索

张唯诚

在一块来自太空的岩石中,科学家发现了不同寻常的钻石。这个发现意味着,这块岩石来自一颗古老的行星,它可能和水星或者火星差不多大。在太阳系形成的“黎明时代”,这颗行星破碎了,里面的物质进入茫茫太空,成了小行星和陨石。科学家还在这块太空岩石中发现了少量的铁和硫黄,它们被包裹在钻石里,暗示了那些钻石形成时的高压环境。

这块太空岩石的“父母”可能是一颗“原行星”,这种天体被天文学家形容为大行星的“胚胎”。它们会在一系列高能碰撞的过程中变成一颗真正的行星,即内太阳系中的固体行星,如火星、地球和金星等。在这个过程中,原行星消失了,成了大行星的一部分。这样的故事非常古老,发生在太阳系形成时剧烈动荡的遥远年代。

消失得最早的行星

瑞士地球物理学家菲利浦·吉尔利特供职于瑞士洛桑联邦理工学院,他和他的同事一起分析了被称为“第六站陨石”的陨石碎片。它们是科学家第一次完整追踪到的从太空撞向地球的一颗小行星的一部分,于2008年掠过苏丹的努比亚沙漠。吉尔利特说:“我们手里拿着的可能就是一颗消失得最早的行星的碎片。”

原来,“第六站陨石”属于橄辉无球粒陨石,其组成不同于太阳系中任何其他已知的石质行星,在这种陨石中含有非常小的钻石。

在一块太空岩石中,科学家发现了不寻常的钻石,显示岩石可能来自一颗“原行星”的内部。

钻石是由纯碳形成的晶体,它们可以在强大的碰撞中形成,也可以在压力非常高的致密环境中形成。“第六站陨石”中的钻石宽度仅为100微米,这样的尺寸很难在碰撞中产生,但是可以在非常大的小行星内部形成。如果这颗小行星的直径在1000千米以上,其内部的压力就可能高到足以将碳挤压成钻石。

研究人员还发现了另外一件奇怪的事,这也让他们更加肯定这些宝石并非来自一般的小行星。瑞士洛桑联邦理工学院的另一位物理学家塞西尔·赫伯特说,那些钻石是围绕着更小的铁和硫的晶体生长的。通常铁和硫会像油和水一样互相排斥,要使这些晶体结合在一起,必须在巨大的压力环境中,这种压力比我们在地球海平面上感受到的压力高出近20万倍。这种环境可能存在于何处?赫伯特说,“那只能在一个非常大的行星的中心”。他估计,这颗行星的大小应该介于水星和火星之间,直径达到4900至6800千米。

寻找原行星

这种天体被称为原行星。科学家在对早期太阳系的模拟中得出结论,认为原行星可能存在于大约40亿年前,那时是太阳系形成的早期。在之后的岁月中,只有少数原行星演化形成了现在的4颗岩质大行星:水星、金星、地球和火星,其余的可能在1亿年的漫长过程中因相互撞击而分裂了。吉尔利特和他的团队于2018年4月17日在《自然通讯》上公布了他们的发现。他说:“我们正在确认这种古老的行星是否真的存在。”

要寻找这种古老的行星最好到小行星带中去。假如“第六站陨石”来自一颗原行星,那么在小行星带中应该还有可能找到类似的天体。科学家现在推测,存在于小行星带中的灶神星就是这样的一种天体。研究表明,灶神星的岩石熔化过,说明它的内部拥有巨大的压力。但也有人认为,熔化是由一次超新星爆发造成的。假如灶神星真的熔融过,那么这颗星球冷却后就会出现“分层”,它可能变得很像地球,有一層壳、幔,甚至有一个核。人们在来自灶神星的物质中发现了星球熔融的证据——辉石,它们一般只能在熔岩中存在。人们也没有在灶神星的陨石中找到铁,这表明灶神星的表面没有铁,它们和表面物质分离后沉到了星球的内部;因此灶神星应该有一个铁核,它的内部拥有足够高的压力。

放大的陨石图片。图中蓝色区域是钻石,黄色为小块硫黄和铁,表明陨石来自一颗失踪已久的行星。灰色部分是石墨。

综上所述,科学家推测,灶神星可能就是一颗来自早期太阳系的被“遗留”下来的原行星。它原本应该有一些“同伴”,但那些“同伴”大多在大约40亿年前成了像地球这样的岩质大行星的一部分。

关于行星起源的推测

假如原行星真的存在,科学家就可以对太阳系的起源提出新的推测——地球和其他类似地球的岩质行星可能是分两步形成的:第一步是形成原行星,第二步是吸纳已经有了核和其他分层结构的原行星,从而演化成为现在我们看到的大行星。

灶神星

也就是说,地球可能并不是直接形成的,它经历了吸纳原行星的演化过程,然后才成长为一颗大行星。也许只有气态巨行星——木星、土星、天王星和海王星——是直接形成的。

这张显微镜图片显示了陨石中发现的钻石晶体。

现在的问题是,那块拥有钻石的陨石是否真的来自一颗古老的原行星呢?目前,科学家的看法并不统一。美国亚利桑那州立大学的太空化学家米纳克什·瓦德瓦表示,这是科学家第一次在陨石中发现的、可以证明一颗已经消失的原行星曾经存在过的迹象的直接证据,但哥本哈根丹麦自然历史博物馆的太空化学家马丁·比扎罗则认为,原行星并不是唯一可能的解释。比扎罗说,要确定这种解释,人们还需要做更多的研究,所以这块陨石是否真的来自一颗原行星“仍然是一个悬而未决的问题”。

看来,要想获得答案,人们还得做更多细致的工作。

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