張唯誠(chéng)

在一塊來(lái)自太空的巖石中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了不同尋常的鉆石。這個(gè)發(fā)現(xiàn)意味著，這塊巖石來(lái)自一顆古老的行星，它可能和水星或者火星差不多大。在太陽(yáng)系形成的“黎明時(shí)代”，這顆行星破碎了，里面的物質(zhì)進(jìn)入茫茫太空，成了小行星和隕石。科學(xué)家還在這塊太空巖石中發(fā)現(xiàn)了少量的鐵和硫黃，它們被包裹在鉆石里，暗示了那些鉆石形成時(shí)的高壓環(huán)境。

這塊太空巖石的“父母”可能是一顆“原行星”，這種天體被天文學(xué)家形容為大行星的“胚胎”。它們會(huì)在一系列高能碰撞的過(guò)程中變成一顆真正的行星，即內(nèi)太陽(yáng)系中的固體行星，如火星、地球和金星等。在這個(gè)過(guò)程中，原行星消失了，成了大行星的一部分。這樣的故事非常古老，發(fā)生在太陽(yáng)系形成時(shí)劇烈動(dòng)蕩的遙遠(yuǎn)年代。

消失得最早的行星

瑞士地球物理學(xué)家菲利浦·吉爾利特供職于瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院，他和他的同事一起分析了被稱為“第六站隕石”的隕石碎片。它們是科學(xué)家第一次完整追蹤到的從太空撞向地球的一顆小行星的一部分，于2008年掠過(guò)蘇丹的努比亞沙漠。吉爾利特說(shuō)：“我們手里拿著的可能就是一顆消失得最早的行星的碎片?！?/p>

原來(lái)，“第六站隕石”屬于橄輝無(wú)球粒隕石，其組成不同于太陽(yáng)系中任何其他已知的石質(zhì)行星，在這種隕石中含有非常小的鉆石。

在一塊太空巖石中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了不尋常的鉆石，顯示巖石可能來(lái)自一顆“原行星”的內(nèi)部。

鉆石是由純碳形成的晶體，它們可以在強(qiáng)大的碰撞中形成，也可以在壓力非常高的致密環(huán)境中形成?！暗诹倦E石”中的鉆石寬度僅為100微米，這樣的尺寸很難在碰撞中產(chǎn)生，但是可以在非常大的小行星內(nèi)部形成。如果這顆小行星的直徑在1000千米以上，其內(nèi)部的壓力就可能高到足以將碳擠壓成鉆石。

研究人員還發(fā)現(xiàn)了另外一件奇怪的事，這也讓他們更加肯定這些寶石并非來(lái)自一般的小行星。瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的另一位物理學(xué)家塞西爾·赫伯特說(shuō)，那些鉆石是圍繞著更小的鐵和硫的晶體生長(zhǎng)的。通常鐵和硫會(huì)像油和水一樣互相排斥，要使這些晶體結(jié)合在一起，必須在巨大的壓力環(huán)境中，這種壓力比我們?cè)诘厍蚝Ｆ矫嫔细惺艿降膲毫Ω叱鼋?0萬(wàn)倍。這種環(huán)境可能存在于何處？赫伯特說(shuō)，“那只能在一個(gè)非常大的行星的中心”。他估計(jì)，這顆行星的大小應(yīng)該介于水星和火星之間，直徑達(dá)到4900至6800千米。

尋找原行星

這種天體被稱為原行星?？茖W(xué)家在對(duì)早期太陽(yáng)系的模擬中得出結(jié)論，認(rèn)為原行星可能存在于大約40億年前，那時(shí)是太陽(yáng)系形成的早期。在之后的歲月中，只有少數(shù)原行星演化形成了現(xiàn)在的4顆巖質(zhì)大行星：水星、金星、地球和火星，其余的可能在1億年的漫長(zhǎng)過(guò)程中因相互撞擊而分裂了。吉爾利特和他的團(tuán)隊(duì)于2018年4月17日在《自然通訊》上公布了他們的發(fā)現(xiàn)。他說(shuō)：“我們正在確認(rèn)這種古老的行星是否真的存在?！?/p>

要尋找這種古老的行星最好到小行星帶中去。假如“第六站隕石”來(lái)自一顆原行星，那么在小行星帶中應(yīng)該還有可能找到類似的天體?？茖W(xué)家現(xiàn)在推測(cè)，存在于小行星帶中的灶神星就是這樣的一種天體。研究表明，灶神星的巖石熔化過(guò)，說(shuō)明它的內(nèi)部擁有巨大的壓力。但也有人認(rèn)為，熔化是由一次超新星爆發(fā)造成的。假如灶神星真的熔融過(guò)，那么這顆星球冷卻后就會(huì)出現(xiàn)“分層”，它可能變得很像地球，有一層殼、幔，甚至有一個(gè)核。人們?cè)趤?lái)自灶神星的物質(zhì)中發(fā)現(xiàn)了星球熔融的證據(jù)——輝石，它們一般只能在熔巖中存在。人們也沒有在灶神星的隕石中找到鐵，這表明灶神星的表面沒有鐵，它們和表面物質(zhì)分離后沉到了星球的內(nèi)部;因此灶神星應(yīng)該有一個(gè)鐵核，它的內(nèi)部擁有足夠高的壓力。

放大的隕石圖片。圖中藍(lán)色區(qū)域是鉆石，黃色為小塊硫黃和鐵，表明隕石來(lái)自一顆失蹤已久的行星?；疑糠质鞘?。

綜上所述，科學(xué)家推測(cè)，灶神星可能就是一顆來(lái)自早期太陽(yáng)系的被“遺留”下來(lái)的原行星。它原本應(yīng)該有一些“同伴”，但那些“同伴”大多在大約40億年前成了像地球這樣的巖質(zhì)大行星的一部分。

關(guān)于行星起源的推測(cè)

假如原行星真的存在，科學(xué)家就可以對(duì)太陽(yáng)系的起源提出新的推測(cè)——地球和其他類似地球的巖質(zhì)行星可能是分兩步形成的：第一步是形成原行星，第二步是吸納已經(jīng)有了核和其他分層結(jié)構(gòu)的原行星，從而演化成為現(xiàn)在我們看到的大行星。

灶神星

也就是說(shuō)，地球可能并不是直接形成的，它經(jīng)歷了吸納原行星的演化過(guò)程，然后才成長(zhǎng)為一顆大行星。也許只有氣態(tài)巨行星——木星、土星、天王星和海王星——是直接形成的。

這張顯微鏡圖片顯示了隕石中發(fā)現(xiàn)的鉆石晶體。

現(xiàn)在的問(wèn)題是，那塊擁有鉆石的隕石是否真的來(lái)自一顆古老的原行星呢？目前，科學(xué)家的看法并不統(tǒng)一。美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)的太空化學(xué)家米納克什·瓦德瓦表示，這是科學(xué)家第一次在隕石中發(fā)現(xiàn)的、可以證明一顆已經(jīng)消失的原行星曾經(jīng)存在過(guò)的跡象的直接證據(jù)，但哥本哈根丹麥自然歷史博物館的太空化學(xué)家馬丁·比扎羅則認(rèn)為，原行星并不是唯一可能的解釋。比扎羅說(shuō)，要確定這種解釋，人們還需要做更多的研究，所以這塊隕石是否真的來(lái)自一顆原行星“仍然是一個(gè)懸而未決的問(wèn)題”。

看來(lái)，要想獲得答案，人們還得做更多細(xì)致的工作。