最近,通过在实验室的熔炉中把陨石矿渣融化成一滴滴的“火雨滴”,科学家们模拟了太阳系在早期形成过程中的一个重要阶段。勃斯曼特·科恩(Bosmat Cohn)是拉特格斯大学的地质学研究生,也是发表于8月10日《自然》杂志中这篇新的研究论文的作者。她说:“我们正在或多或少的模拟着早期太阳系星云的状态,太阳系就是在45.6亿年前产生于这些巨大的气体尘埃云的。当你一边拿着这些尘埃,一边想我们都是从它而来,这的确非常滑稽。”

这项研究工作能使人们更好的了解尘埃如何在星云中融化,并产生出滴滴“火雨”或一粒粒陨石球粒的(发现于陨石中)。最近的模拟试验模仿了太阳系早期形成过程中的一个关键阶段。但是它并没有表明陨石球粒的形成是由于太阳耀斑、闪电还是由于早期太阳系中不断增大的物体之间的相互碰撞。

但是根据科恩——她的合作者罗杰·休因斯(Roger Hewins)教授以及杨宇(Yang Yu)的观点,无论发生的是什么,它们都在不同的阶段加热了尘埃,并且产生了我们现在在陨石球粒中所看到的各种不同的化学组份。

阿肯色空间及行星科学中心的化学家德雷克·希尔斯(Derek Sears)说:“这是一项非常重要的工作,我们所面临的最大的问题之一就是地球、太阳系以及我们自己是如何形成的?对于回答这个问题,我们所具有的实实在在的证据少的难以令人置信。”他称科恩的工作是“扎扎实实的好工作”,“对于早期太阳系的状况,我们正得到一个更好的处理。”

陨石是新生太阳系的残留物。陨石球粒,或者说是固化的“火雨滴”在最常见的一类陨石(它的外面是一层岩石细颗粒,内部是陨石球粒)中占了大约80%。希尔斯指出:“不论这些颗粒是如何形成的,它们的形成过程是非常重要的。问题是在早期的太阳系里,这些颗粒究竟是什么?陨石球粒的化学成份非常多,如果我们知道它们为何有如此多样化的化学成份的话,那么我们就有了一条非常重要的线索。”

科恩认为,尘埃形成于早期太阳系中星云气体稍微冷却的时候。“问题是这些尘埃颗粒是如何构成行星的呢?陨石球粒可能是联系尘埃大物体之间的纽带。”对此她解释说,陨石球粒以及余下的尘埃被卷到一起形成小行星并且最终形成行星。科恩指出,大多数科学家都相信尘埃是被“急速高温”所加热进而形成陨石球粒的。而尘埃只有在被加热到不同的温度时,才能形成具有各种不同化学组份的陨石球粒。然而,正如科恩和她的同事们所写的那样,太阳耀斑、闪电以及冲击碰撞只能产生相近的温度。但是他们的研究工作表明,可以通过对尘埃在相同的温度下加热不同的时间来得到具有不同化学组份的陨石颗粒。

科恩通过把各种矿石混合得到了一种尘埃,这种尘埃与早期的太阳、太阳系以及陨星的基本组份相似。研究人员们把这种尘埃压成一个个小球,然后把这些小球放入一个真空炉中。真空炉的温度是2880华氏度(1580摄氏度),里面的氢气压强为地球正常大气压的万分之一。科恩指出,这个熔炉除了没有模拟太阳系星云的引力以外,模拟了其他所有的条件。

尘埃球加热的时间从一个小时到18个小时不等,加热的时间越长,就会有更多的成份蒸发出去,从而改变了它的化学组份。这样得到的球粒状晶体所具有的化学组份,可以反映真实陨石球粒的化学组成。

然而希尔斯却怀疑开放的空间——甚至是在尘埃星云里——能否在足够高的温度下停留18个小时,从而把尘埃加热成具有不同化学组份的陨石颗粒。他说:“我将要论证的是,陨石球粒实际上形成于小行星。当太空中的岩石块被其他更大的物体撞击以后,它就会被高温的气体尘埃所笼罩。在所形成的陨石坑底部,是一些熔融物。这些熔融物在重力几乎为零的情况下,像小液滴一样扩散。它们可以进入轨道,然后像雨一样降落。”早在19世纪,英国科学家亨利·索比(Henry Sorby)就发明了用显微镜研究岩石切片的方法,他把陨星中的陨石球粒描述为是“从太阳上降下的火雨滴"。

尽管太阳不会直接喷出陨石球粒,但是整个太阳系都是由与太阳同属一种物质的“雨滴”所构成的,我们都来自于太阳!

[Nature,2000年8月10日]