陨石表明，一颗元木星将太阳系尘埃盘中的两类小行星分开。

图片来源：ESO/L.CALÇADA

理论家认为，今天壮观的太阳系在其最初的几百万年里曾是一片混乱——当巨行星远离其现有轨道时诱发了混乱。但确凿的证据一直很单薄，直到现在。

最近，科学家发现了洞察这种早期动力学的新窗口：在几十种陨石中存在的奇怪的化学成分差异。这一观点在若干年前便被提出，但在日前于美国得克萨斯州举行的月球和行星科学会议上，一个由德国地球化学家组成的团队报告了可靠证据。主导此项研究的明斯特大学地球化学家Thorsten Kleine介绍说，他们测试了32种代表了几乎所有已知类型的陨石，发现“无论你拥有哪种陨石，它都属于被测试陨石中的某个类型”。

不同的化学成分揭示了小行星（大多数陨石的母体）独特的起源故事。一种陨石形成于小行星带现有位置附近，其他类型的陨石在超越了原木星的更远地方（靠近今天的土星运转的轨道）合并。只是到了后来，这些“移民”小行星在“游荡”的巨行星的推拉下，在今天的小行星带上找到了它们的家。位于科罗拉多州博尔德市的西南研究院（SwRI）行星动力学家Bill Bottke认为，化学成分差异还为确定行星形成时间提供了其他线索。“对于了解太阳系来说，它是一种强大的机制。”

加州大学洛杉矶分校陨星学家Paul Warren首次注意到这种后来被称为沃伦差异的现象。他收集了关于两种陨石中铬和钛同位素的测量结果。这些由垂死恒星爆炸形成的金属在气体和尘埃盘（行星和小行星由此成形）中混在一起。Warren曾期望研究的陨石展示出连续的同位素丰度，因为他假定它们在小行星带的一个广阔区域内形成。然而，他发现，在碳质陨石中，同位素水平和其他种类的陨石截然不同。“当我发现这一现象时，我知道这可能是件好事。”Warren说。

在一项2011年的研究中，Warren提出，只有当两种陨石在形成时间上相隔了上百万年，才会出现这种差异。而这一分裂的最可能来源是由原木星引力产生的空隙。但研究证实，碳质球粒陨石比其他陨石形成得晚，因此很有可能它们奇特的同位素化学性质反映了气体、尘埃盘随着时间流逝发生的变化，而非其独特的起源地。

几年前，Kleine团队开始研究另一种金属——钼的同位素，并且同样发现了沃伦差距。研究还发现，铁陨石分成两种类型，尽管它们几乎全部形成于同一时间。这意味着存在一种物理屏障。“最明显的是木星。”Kleine说。

Kleine团队开始详细阐明其中的含义：在太阳系开始后的100万年，木星的核心不断增长并且大到足以吸收其路径上的尘埃，从而创建了障碍。富含金属的新尘埃（可能来自附近超新星）流入太阳系，并且令外层而非内层小行星中的同位素增加。在此后的300万~400万年间，木星向里面迁移并将两个“储存库”合并。SwRI动力学家Kevin Walsh表示，沃伦差异既证实了预测类似情景的太阳系动态模型，也明确了它们必须应对的约束。

现在，科学家正在收集陨石中关于早期太阳系的其他线索。一个团队正在研究将碳质成分和非碳质成分混合在一起（表明它们在木星迁移后便形成的线索）的罕见陨石，从而确定两个“储存库”何时合二为一。同时，通过比较地球地幔岩石和陨石中的钼同位素，Kleine团队发现了一些初步迹象。它们表明，地球上的水部分通过来自更加遥远的小行星群体的撞击得以输送。

陨石研究甚至可能将拥有46亿年历史的太阳系本身的年龄往回拨。这一日期来自陨石中富钙铝标本中铀的衰变。这些由太阳热量产生的很小的金属“雪花”被认为在太阳系形成的最早阶段出现。但科学家一直想知道为何碳质陨石更加富含这些“雪花”。看上去这些标本同太阳系外层陨石的同位素成分类似。现在，研究人员推断，它们形成于远离太阳的地方，并且由来自原木星的热量驱动。要是这样，一些标本肯定在木星成形后形成。而这意味着它们至少比太阳系年轻100万年。“这是一个巨大的进步。”Bottke表示，“我对此感到震惊。”

与此同时，从这个新的角度解读其他陨石的努力也在进行中。“地球上的陨石样本起源于土星附近。想到这点真是令人吃惊。”Bottke说，“几年前，如果你提出这个观点，人们会嘲笑你。”（宗华编译）

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