中国科研团队揭秘太阳系：月球形成限制行星演化历史

中国科研团队揭秘太阳系：月球形成限制行星演化历史

近日，中国科学院上海天文台与成都理工大学的研究团队在《皇家天文学会月刊·快报》上发表了一篇关于内太阳系形成演化的重要研究。该研究利用月球的形成事件，对太阳系类地行星的质量增生历史进行了限制，为评估不同的太阳系形成理论提供了新的视角。

在探讨太阳系的形成时，科学家们提出了两种主要的理论模型：卵石吸积模型和星子碰撞模型。

卵石吸积模型认为，亚厘米大小的尘埃（或称为卵石）广泛存在于原行星盘中。这些卵石通过流体力学不稳定性聚集，形成几十到几百公里大小的岩石行星星子。星子随后通过吸积大量的卵石迅速增长，这一过程允许地球在几个百万年内形成，质量增生主要由卵石吸积主导。

相比之下，传统的星子碰撞模型则认为，星子通过碰撞并合形成原始行星，进而发展成类地行星。这种碰撞增长过程构成了太阳系类地行星形成理论的基础。值得注意的是，地球的生长最终以一次非常剧烈的巨型碰撞结束，这也导致了月球的形成。

月球的形成是太阳系演化历史中的关键事件。根据目前的主流理论，月球是由一个火星大小的天体（Theia）与原始地球发生巨大碰撞后形成的。这一事件不仅导致了月球的诞生，还对地球的结构和成分产生了深远影响。

中国科学院上海天文台与成都理工大学的研究团队利用这一关键事件，对两种行星形成模型进行了深入分析。他们发现，在卵石吸积模型中，原始地球与Theia从雪线附近形成并迁移到目前位置，只有在两者相距较近时（Δ<20希尔半径）才可能发生碰撞。然而，这些碰撞发生在合理月球形成时间窗口、合理碰撞角度的概率极低，小于1‰。

更进一步，研究团队通过2900组卵石吸积模拟发现，即使在合适的时机发生碰撞，原始地球和Theia在卵石吸积模型中拥有非常接近的吸积过程、物质成分和质量，这会导致两者之间的物质混合非常彻底。这种彻底的混合与现今地球内部的物质不均一性、地月之间的细微成分差异存在矛盾。

基于上述分析，研究团队得出结论：卵石吸积模型在解释月球形成时显得不够合理，而传统的星子碰撞模型更符合观测数据。这一发现为进一步研究太阳系的形成演化提供了重要参考。

值得注意的是，这一研究结果与近期其他科学家从同位素、年代学、挥发性成分缺失等角度得出的结论相似，进一步支持了星子碰撞模型的合理性。然而，太阳系类地行星生长过程中卵石吸积的具体贡献大小，仍需要进一步的研究。

这一发现不仅深化了我们对太阳系形成历史的理解，还为未来的行星科学研究开辟了新的方向。随着技术的进步和观测数据的积累，我们有望揭示更多关于太阳系演化的秘密，进一步推动人类对宇宙起源和演化的认知。