太阳星云中的耐高温物质及组成揭秘

通过观察其他原行星盘和从陨石和计算机模拟得到的信息，科学家现在已经对行星形成时期的太阳星云有了一个合理而清晰的认识。那时候的太阳星云应该是以太阳为中心的一团大致对称的盘状星际气尘。盘的中间最薄，离太阳越远，厚度越大。在它早期，有一股气体尘埃流源源不断地补充进来，这些物质来自附近的一个分子云，正是它们塑造了太阳系。盘里的气体和尘粒也在不停地绕太阳运动，并缓慢流向内部，被太阳吸积。

太阳星云里的气体非常稀薄，密度仅为地球大气层里大气的几千分之一，距离太阳越远，气体越稀薄。太阳星云里的气体大部分为氢气和氦气，只有极少量的惰性气体、水蒸气、一氧化碳和其他分子。细尘粒充斥着星云，挡住了新生太阳的大量可见光，只隐隐发出红外波长的弱光。星云里大部分都是直径不足1微米的细尘粒，比一般家庭里的尘埃还要小得多。

太阳星云中心的温度最高，那里受热最多，流向太阳的气体还会被太阳引力压缩。在太阳星云靠近太阳的区域，可能所有物质都曾经被完全蒸发，包括岩石和金属。太阳星云里的气压到处都很低，无法使液态物质稳定，因此里面的物质都是以固态或者气态形式存在。离太阳越远，气温越低，这使得物质得以凝结成固体。因此，太阳星云不同部分的尘粒成分也不同。太阳星云内部的尘埃含有耐高温物质，如硅酸盐和金属。外部则是柏油状的有机分子，再外一些是水冰，最后是其他物质结成的冰，如固态甲烷、一氧化碳和氮，这些只有在严寒的星云最外部才能保持稳定。

在离太阳几天文单位远的地方，温度低到足以形成水冰。天文学家将这个距离称为雪线，它是决定行星成分的一个重要因素。像地球这样的岩质行星很可能形成于雪线内侧较热的一边，水在那里以气态的形式存在，所以难以保持。这也是这些行星今天水分都比较少的原因。而巨行星和它们的卫星则形成于雪线以外的地方，所以它们能够形成大量水冰，它们的成分也富含水。

太阳星云里的气体可能会形成湍流，湍流可将气体引向太阳。一些直径几百万千米的巨型旋涡气流长年累月地以低速旋转，再逐渐分解成越来越小的旋涡，最后变成热量消散在太空里。湍流需要有一个能量源才能保持运动，否则湍急的气流便会减弱，气体的流动也会开始变得平稳。它们的能量源很可能是星云本身旋转产生的能量，而星云旋转的原因可能是星云磁场和带电粒子发生互相作用所致，具体细节尚不明确。(www.xing528.com)

由于许多陨石都含有大量粒状体，所以太阳星云里一定存在大量粒状体。很明显，这些毫米大小的岩质颗粒物曾经在过去某个时间点，在太阳星云里经历过高温。从它们的晶体质地可知，它们的冷却速度极慢，一直持续了几个小时，因此它们必定形成于一个致密的大集合（至少直径有几百千米），如此一来它们的热量才能保存较久。粒状体里还保留着一些挥发性元素（如硫），如果它们被加热时间太久的话，这些元素便会挥发出去。这说明，除加热阶段以外，太阳星云中形成粒状体的区域的温度相对较低。

遗憾的是，形成粒状体的加热事件的发生原因至今仍然不得而知。有些粒状体里面还包含着年代更加久远的粒状体碎块，这说明加热事件肯定发生过不止一次，可能是很多次。球粒陨石丰富的种类和不同年代也说明过去曾经发生过多次加热事件，每次都影响到星云的一部分。有一个说法认为，生长中的行星或致密气团的引力摄动会在星云里产生冲击波。围绕太阳运行的小颗粒遇到冲击波背后致密的气体后，速度会减慢。与这些气体的摩擦力将尘埃加热至熔点，这个温度会一直持续到冲击波产生的所有热量消散为止。还有一种观点认为，尘粒经过无数次碰撞后，产生了类似地球上雷雨云中的强电压。电压释放时会产生闪电，于是闪电将太阳星云一小部分区域里的气体加热至几千摄氏度的高温，该温度远远超过了周边任何尘粒的熔点。

许多陨石里都含有富钙铝包体，它是一种大小和粒状体差不多但成分为类陶瓷矿物的粒子。富钙铝包体形成于极高温环境，但从它们的质地来看，它们有着和粒状体不同的形成方式。从富钙铝包体的矿物组成以及不含挥发性物质的情况来看，它们应该位于靠近太阳的太阳星云中温度最高的区域里，是最早凝结成固体的物质之一。此观点也与富钙铝包体的同位素年龄相符，富钙铝包体的同位素年龄显示，它们是太阳系中已知形成时间最早的物质。在富钙铝包体形成后，它们可能随湍急的气流移动到太阳外部。有些会被生长中的行星吸收，其他的可能流入了太阳，但也有很多去了小行星带，之后它们在那里又被集中到粒状体里，还有一些则被吹到外太阳系。近来，科学家在从“怀尔德2号”（Wild 2）彗星带回的一份尘埃样本中发现了富钙铝包体。