古代小行星揭示早期太阳系比我们想象的更混乱

　　毫无疑问，年轻的太阳系是一片混乱的地方。级联碰撞将我们年轻的太阳系定义为岩石、巨石和小行星反复碰撞。
　　一项基于撞击地球的小行星块的新研究为其中一些混乱提供了时间表。
　　天文学家知道，自数十亿年前太阳系早期形成以来，小行星基本保持不变。
　　它们就像岩石时间胶囊，包含来自那个重要时代的科学线索，因为分化的小行星有保护它们内部免受太空风化的地幔。
　　但并非所有小行星都保持完整。
　　随着时间的推移，反复的碰撞将绝缘罩从铁芯上剥离，然后将其中一些铁芯粉碎成碎片。
　　其中一些碎片掉到了地球上。从太空落下的岩石引起了人们的极大兴趣，在某些情况下是一种宝贵的资源。图坦卡蒙国王被埋葬了一把由铁陨石制成的匕首，格陵兰的因纽特人用 铁陨石 制造了几个世纪的工具。
　　科学家们对铁陨石非常感兴趣，因为它们包含的信息。
　　一项基于铁陨石的新研究——它们是来自较大小行星核心的碎片——研究了钯、银和铂的同位素。通过测量这些同位素的数量，作者可以更严格地限制早期太阳系中某些事件的发生时间。
　　论文＂太阳星云的消散受小行星撞击和核心冷却的限制＂发表在 《自然天文学 》上。主要作者是来自苏黎世联邦理工学院和国家研究能力中心 (NCCR) PlanetS 的艾莉森·亨特。
　　＂以前的科学研究表明，太阳系中的小行星自数十亿年前形成以来一直保持相对不变，＂亨特说。＂因此，它们是保存早期太阳系条件的档案。＂
　　古埃及人和因纽特人对元素、同位素和衰变链一无所知，但我们知道。我们了解不同元素如何在链中衰变为其他元素，并且我们知道需要多长时间。
　　其中一个衰变链是这项工作的核心：短寿命107 Pd– 107 Ag 衰变系统。该链的半衰期约为 650 万年，用于检测 早期太阳系中短寿命核素的存在。
　　研究人员收集了 18 种不同铁陨石的样本，这些铁陨石曾经是小行星铁核的一部分。
　　然后他们将其中的钯、银和铂分离出来，并用质谱仪测量了这三种元素不同同位素的浓度。银的一种特殊同位素在这项研究中至关重要。
　　在太阳系历史的最初几百万年，衰变的放射性同位素加热了小行星的金属核心。随着它们冷却并且更多的同位素衰变，银的同位素（107 Ag）在核心中积累。研究人员测量了107 Ag 与其他同位素的比率，并确定了小行星核心冷却的速度和时间。
　　这不是研究人员第一次以这种方式研究小行星和同位素。但早期的研究并未考虑银河宇宙射线 (GCR) 对同位素比率的影响。
　　GCR 可以在衰变过程中破坏中子捕获过程，并可以减少107 Ag 和109 Ag 的量。这些新结果还通过计算铂同位素来校正 GCR 干扰。
　　＂我们对铂同位素丰度的额外测量使我们能够纠正银同位素测量结果，以纠正由太空样品的宇宙辐照引起的扭曲。因此，我们能够比以往任何时候都更精确地确定碰撞的时间，＂亨特报告说。
　　＂令我们惊讶的是，我们检查的所有小行星核心几乎同时暴露在太阳系形成后 7.8 到 1170 万年的时间范围内，＂亨特说。
　　400万年的时间跨度在天文学中是很短的。在那短暂的时间里，所有测量的小行星的核心都暴露在外，这意味着与其他物体的碰撞会剥去它们的外衣。在没有绝缘罩的情况下，所有核心都同时冷却。
　　其他研究表明，冷却速度很快，但无法明确限制时间范围。
　　为了使小行星具有研究小组发现的同位素比率，太阳系必须是一个非常混乱的地方，有一段时间频繁的碰撞将小行星的地幔剥离。
　　＂当时一切似乎都在粉碎，＂亨特说。＂我们想知道为什么，＂她补充道。
　　为什么会有一段如此混乱的碰撞？根据论文，有几种可能性。
　　第一种可能性与太阳系的巨行星有关。如果它们当时迁移或不稳定，它们可能会重组太阳系内部，破坏小行星等小天体，并引发一段时间内的碰撞增加。这种情况称为 Nice 模型。
　　另一种可能性是 太阳星云中的气体拖曳。
　　当太阳还是原恒星时，它被称为太阳星云的气体和尘埃云所包围，就像其他恒星一样。该圆盘包含小行星，行星最终也会在那里形成。但在太阳系最初的几百万年里，圆盘发生了变化。
　　起初，气体很稠密，这减缓了带有气体阻力的小行星和小行星等物体的运动。但是随着太阳的运行，它产生了更多的太阳风和辐射。
　　太阳星云还在那里，但太阳风和辐射推着它，消散了它。随着它消散，它变得不那么密集，对物体的阻力也越来越小。
　　没有稠密气体的阻尼作用，小行星加速并更频繁地相互碰撞。
　　根据 Hunt 和她的同事的说法，气体阻力的减少是主要原因。
　　＂最能解释太阳系这个充满活力的早期阶段的理论表明，它主要是由所谓的太阳星云的消散引起的，＂该研究的共同作者 Maria Schönbächler解释说。
　　＂这个太阳星云是太阳诞生的宇宙云中剩余的气体。几百万年来，它仍然围绕着年轻的太阳运行，直到它被太阳风和辐射吹走，＂Schönbächler说。
　　＂我们的工作说明了实验室测量技术的改进如何使我们能够推断出太阳系早期发生的关键过程——比如太阳星云消失的可能时间。像地球这样的行星仍在最终，这可以帮助我们更好地了解我们自己的行星是如何诞生的，同时也让我们深入了解太阳系以外的其他行星，＂Schönbächler总结道。