木星过早地诞生于太阳系形成之初

Lisa+Grossman

木星是一个早熟者。最新的有关陨石年龄的测量显示出，这颗巨大行星的内核在太阳系的首个100万年间便形成了。如果是这样的话，木星的存在将有可能解释为什么内行星是如此之小，并且有可能解释地球存在的原因。

此前，天文学家对木星年龄最好的限定来源于通常情况下太阳系是如何形成的模拟研究。在一颗年轻恒星周围，会形成由气体和尘埃组成的渦流盘，像木星那样的气态巨星会通过吸附涡流盘中的气体物质而成长。这些涡流盘的存在时间不会超出1000万年，因此天文学家推测，润流盘的消失之日就是木星的形成之时。

“现在我们能够使用太阳系的实际数据表明木星甚至更早就形成了。”Thomas Kruijer说道，在德国明斯特大学期间，他从事了这项研究。目前，Kruijer就职于劳伦斯利福摩尔国家实验室，他与他的团队一起在6月12日出版的《国家科学院学报》上发表了论文《木星的新纪元》。

为了研究太阳系中最大的星体之一，Kruijer和他的同事们求助于某些最小的星体——陨星。大多数陨星来源于当前位于火星和木星之间的小行星带，但它们很有可能诞生于别处。

幸运的是，陨星携带有它们诞生地的信息。导致行星形成的气体和尘埃盘拥有不同的邻居，每一个都有自己的“邮政编码”，这些区域富含某种同位素，或者具有相同元素但含量不同。仔细测量一颗陨星的同位素便能够指向它的家园。

Kruijer和他的同事们从伦敦自然历史博物馆和芝加哥菲尔德博物馆中挑选了19块稀有的铁陨石样本。这些岩石描绘着随着太阳系的形成，那些最早的类似小行星的天体其金属核凝结的过程。

研究团队对每块样本都提取出1克，然后将它们分别溶解于硝酸和盐酸组成的溶液中，“气味实在太糟糕了，”Kruijer说道。

之后，研究人员分解出钨元素。钨元素对于陨星的年龄和诞生地来说堪称是好的追踪者。同时，还分解出了钼元素，钼元素也是陨星家园的追踪者。

通过测量钼94、钼95、钨182及钨183的相对含量，Kruijer和他的团队确认出2个不同的陨星群。其中一群的形成地点比当今的木星要接近太阳，另一群则在远离太阳的地方形成。

钨同位素同时显示出这2个陨星群是同时存在的，它们的出现时间大约是在太阳系45.7亿年前形成之后的100万?400万年间。这就意味着肯定有什么东西将它们相互隔开了。

最有可能的候选者就是木星，Kruijer说道。经他的团队计算，在太阳系形成的首个100万年里，木星内核的质量便可能达到了地球的20倍，这使它成为最古老的行星。它的存在有可能形成一种引力屏障，将这2个临近的陨星群隔离开来。在之后的数十亿年间，木星有可能以一种较低的速率继续成长。

“我高度确信他们的数据是优异的，”来自美国亚利桑那州立大学的宇宙化学家Meenakshi Wadhwa说道。木星将不同的陨星群分隔的建议“有点投机色彩，但我愿意买它。”她补充道。

木星的早期入场，也有可能解释为什么内太阳系缺乏大于地球的行星。许多太阳系外的行星系都具有大型的临近行星，从岩石类的超级“地球”（大约是地球质量的2?10倍）到气态迷你型的“海王星”，或者是炎热的“木星”等。天文学家至今感到疑惑的是，为什么我们的太阳系看起来如此与众不同。

早期木星的引力有可能令大多数行星形成盘远离太阳，这意味着对内部行星来说缺乏原料。年轻的木星会在内太阳系游荡，并且将它打扫干净，Kruijer说道。

“如果没有木星，海王星或许会在地球所在位置出现，”Kruijer说道，“如果那样的话，恐怕就不会有地球了。”endprint