信息来源：https://scitechdaily.com/scientists-have-uncovered-when-jupiter-was-born-solving-a-longstanding-mystery/
太阳系最大行星的诞生时刻终于有了确切答案。日本名古屋大学和意大利国家天体物理研究所的科学家通过分析陨石中保存的古老熔融液滴，精确确定木星形成于太阳系诞生后180万年。这项发表在《科学报告》上的突破性研究不仅解开了困扰天文学家数十年的谜团，还为理解行星系统的演化过程提供了全新视角。
研究团队发现，木星在快速成长过程中产生的巨大引力扰动引发了早期太阳系中无数次高速碰撞，这些碰撞产生的极高能量使岩石和尘埃熔化，形成了被称为"球粒"的微小熔岩液滴。这些直径仅0.1至2毫米的球体至今仍保存在坠落地球的陨石中，成为记录太阳系早期历史的珍贵"时间胶囊"。
引力巨兽的诞生冲击波

新的研究表明，木星的诞生引发了高速碰撞，形成了保存在陨石中的熔融液滴，这些陨石是太阳系早期的微型时间胶囊。图片来源：Shutterstock
大约45亿年前，当木星开始其快速膨胀过程时，整个早期太阳系都感受到了这位引力巨兽的影响。木星的巨大质量不仅改变了自身的演化轨迹，更重要的是，它的引力场对周围无数的星子——类似今天小行星和彗星的岩石和冰质天体——产生了深刻影响。
名古屋大学地球与环境科学研究生院的Sin-iti Sirono教授解释了这一过程的物理机制："当行星相互碰撞时，水瞬间蒸发成膨胀的蒸汽。这就像微型爆炸一样，将熔融的硅酸盐岩石分解成我们今天在陨石中看到的微tiny液滴。"
这种解释为长期困扰科学家的球粒形成机制提供了合理答案。以往的理论模型往往需要极其特殊的条件才能解释球粒的特征，而新的研究表明，木星诞生时早期太阳系中自然发生的条件就足以产生这些微小的熔融球体。
研究团队通过精密的计算机模拟重现了这一过程，追踪了木星引力如何导致岩石和富含水分的原行星之间发生灾难性碰撞。当这些天体以极高速度相撞时，碰撞产生的巨大能量不仅熔化了岩石，更关键的是，水分的瞬间汽化产生了强大的膨胀力，将熔融的硅酸盐材料炸成无数微小液滴。
水的关键作用与球粒特征
显微镜下，阿连德陨石薄片上可见圆形球粒。图片来源：京都大学三宅彰
这项研究的一个重要发现是水在球粒形成过程中的决定性作用。科学家发现，球粒的大小、形状以及在太空中的冷却速度都与碰撞天体的含水量密切相关。含水量不同的原行星在碰撞时会产生不同特征的球粒，这一发现与实际陨石样本中观察到的球粒多样性完全吻合。
意大利国家天体物理研究所高级研究员迭戈·图里尼博士指出："我们将模拟陨石球粒的特征和丰度与陨石数据进行了比较，发现该模型能够自发生成真实的陨石球粒。该模型还显示，陨石球粒的形成与木星剧烈积聚星云气体并最终达到其巨大尺寸的时间相吻合。"
通过对比模拟结果与实际陨石数据，研究团队确认陨石球粒形成的高峰期确实发生在太阳系诞生后约180万年。这一时间点正好对应着木星完成其主要成长阶段的时期，为木星的确切诞生时间提供了有力证据。
多行星演化的复杂图景

木星引力引发行星碰撞，岩石融化成水滴，并被膨胀的水蒸气分散。图片来源：Diego Turrini 和 Sin-iti Sirono
虽然木星的形成是球粒产生的主要驱动力，但研究也揭示了太阳系演化的更复杂图景。科学家在陨石中发现了不同年龄的球粒，这表明球粒的形成并非单一事件，而是一个延续的过程。
木星形成时引发的球粒形成过程相对短暂，无法完全解释陨石中球粒年龄的多样性。最可能的解释是，其他巨行星，特别是土星，在各自的形成过程中也触发了类似的球粒形成事件。这意味着通过研究不同年龄的球粒，科学家可以重构整个太阳系巨行星的诞生序列。
这一发现为理解太阳系演化历史提供了全新的时间线。通过分析球粒的年龄分布和特征变化，研究人员可以追踪各个巨行星的形成顺序，了解它们如何依次对早期太阳系产生影响，以及这些影响如何塑造了今天我们所观察到的行星系统结构。
宇宙尺度的普遍现象
显微镜下，阿连德陨石薄片上可见圆形球粒。图片来源：京都大学三宅彰
这项研究的意义远远超出了对太阳系历史的了解。科学家认为，类似的剧烈行星形成过程很可能在其他恒星周围的行星系统中也会发生。这为理解系外行星系统的演化机制提供了重要参考。
随着系外行星探测技术的不断进步，天文学家已经发现了数千个不同类型的行星系统。这些系统中很多都包含巨行星，它们的形成过程很可能与木星类似，同样会对周围的原行星盘产生深刻影响。
通过将太阳系的演化模型应用到其他行星系统，科学家可以更好地理解行星形成的普遍规律，预测不同恒星环境下行星系统的可能结构，以及评估这些系统中类地行星的形成概率和宜居性。
这种研究方法还可能帮助解释为什么某些系外行星系统呈现出与太阳系截然不同的结构，比如热木星的存在或行星轨道的极端椭圆性。这些异常结构可能反映了不同的巨行星形成时序和强度，导致了不同的行星迁移和动力学演化过程。
新的研究方法论也为未来的行星科学研究开辟了道路。通过结合陨石分析、计算机模拟和天文观测，科学家可以建立更加完整和准确的行星系统演化模型，这对于寻找地外生命和理解宇宙中行星形成的多样性具有重要意义。