“天外来客”讲述太阳系“童年”故事

  研究人员提出,原行星盘气体的外流像一双“看不见的手”,参与了早期太阳系的塑造,影响了小天体和行星的形成。他们从陨石同位素含量两极化的现象入手,推演太阳系形成之初的500万年间发生的故事,并据此构建出早期太阳系天体形成的新模型。

  5月31日,我们即将迎来武仙座流星雨。一颗颗流星划过夜空,带给我们一场视觉盛宴。但其实流星的背后,还可能包含着解开太阳系身世之谜的种种线索。在天文学家眼中,流星是来自太空的信使,帮助好奇的人类了解宇宙的奥秘。他们试图从陨石中捕捉各种蛛丝马迹,揭开藏在太阳系漫长演化历程中的种种谜团。

  近日,《科学·进展》杂志刊登了浙江大学物理学院研究员刘倍贝与丹麦哥本哈根大学、瑞典隆德大学学者的联合研究成果——从陨石同位素含量两极化的现象入手,推演太阳系形成之初500万年间发生的故事。

  他们提出,原行星盘气体的外流像一双“看不见的手”,参与了早期太阳系的塑造,影响了小天体和行星的形成。据此,他们构建出早期太阳系天体形成的新模型。

  陨石成分不均是关键线索

  让我们将时间线推回到太阳系诞生后的500万年间,彼时的太阳系正处“童年期”,太阳周围环绕着一个扁平的气体圆盘。这个气体圆盘被称为原行星盘,它就像是行星们的共同“摇篮”,其中漂浮的固体颗粒可被成长中的行星所吸积。

  太阳系里的小行星、彗星或行星撞击后产生的碎片即陨石,它们的母体也形成于同一时期、同一“摇篮”——原行星盘。科学家可以通过对陨石进行研究,探索早期太阳系形成和演化的过程。

  按照物质成分,陨石可分为碳质陨石和非碳质陨石。碳质陨石含有更多的挥发性物质,包括含碳有机物和水等;而非碳质陨石则含有更多的难熔性金属元素。

  学界认为,这种差异源于陨石的母体形成时的位置。“原行星盘越靠近太阳的位置,温度就越高,挥发性物质含量就越低,主要物质是非碳质固体物质;越远离太阳的位置,温度越低,主要物质是碳质物质。”刘倍贝指出,这两类陨石的同位素含量也大相径庭。

  刘倍贝介绍,根据同位素测年法,陨石的形成时间横跨整个原行星盘存在的阶段(约为太阳系诞生之初的500万年间),它们吸积的固体物质通常而言是流通的,因此它们在组分上应该呈现出一定的连续性。然而真实的观测结果则是这两类陨石的同位素呈现出两极化,这一现象令天文学界尤为惊讶。

  刘倍贝解释道,这种两极化的现象意味着在原行星盘中,可能存在大尺度、长时间的物质隔离。

  “时间隔绝”让陨石同位素两极化

  会不会有一种力量,让原行星盘形成了彼此相互隔离的区域?有学者提出,这种力量或来自于太阳系中的“大兄长”——气态巨行星木星,即“木星开沟”理论,这一理论或许可以解释陨石成分两极化的现象。

  “木星开沟”理论提出,木星的固体核在太阳系诞生之初的100万年内形成,它凭借其巨大的质量和强大的引力,在气体盘中开了一个“深沟”,完全阻断了后续固体颗粒的内流,内外盘的固体物质自此隔绝。

  刘倍贝对这一观点存在疑问,如果木星真在气体盘中开一个“深沟”,完全阻断了后续固体颗粒的内流,那么内盘非碳质固体颗粒物会因快速迁移而消耗殆尽。这样一来,普通球粒陨石和顽火辉石球粒陨石的母体就没有可以吸积的非碳质固体颗粒物,也就无法长大。

  研究表明,这两种球粒陨石形成于太阳系诞生后的两到三百万年间,说明非碳质固体颗粒物还是能长时间流通且存在于内盘区域。

  相反地,如果木星开的“沟”不够深,就不能有效地阻挡固体颗粒的迁移,内外盘的物质还是可以流通的,就不会出现两类陨石同位素两极化的现象。“‘木星开沟’很难同时解释我们得到的太阳系陨石形成年龄和同位素含量这两大观测数据。”刘倍贝说。

  还有什么物理机制能解释陨石同位素的两极化?有别于“木星开沟”导致的“空间尺度的隔绝”,研究人员尝试从时间演化上的隔绝来解释这一现象。

  在太阳系的“童年时期”,原行星盘中的固体颗粒会源源不断从外盘区域迁移流向内盘。研究人员提出,对这一过程的研究,应该充分考虑原行星盘中气体的运动,这点在过去的工作中被忽视了。

  原行星盘中的流体遵循着动量守恒原则,盘内侧区域的气体向内流,最后被太阳吸积。与此同时,外盘的气体向外流,不断地扩充着原行星盘的外部疆域。“就像涨潮的海水,不断地向外吞噬岸边的沙滩一样。”刘倍贝说。

  考虑原行星盘气体外流效应之后,他们重新对盘内固体颗粒物的迁移状况进行了模拟,结果显示:在外盘气体外流的推动下,固体颗粒物的迁移速率和方向发生了改变,它们最终进入内盘的时间被大大延长。

  “我们发现,诞生之初位于25个日地距离以外的碳质固体颗粒,需要经过300万年才会最终迁移进入内盘类地行星形成区。”刘倍贝说。

  勾勒太阳系“童年期”的画像

  根据此次研究中指出的原行星盘气体外流效应,3位研究人员重新“复盘”了太阳系“童年期”原行星盘内固体物质的演化:在太阳系诞生之际,原行星盘内的固体颗粒物分布呈现较为明显的两极化,靠近太阳位置的内盘以非碳质固体颗粒为主;远离太阳的外盘以碳质固体颗粒为主。在外盘的固体颗粒流入内盘之前,内盘非碳陨石(包括无球粒陨石、普通球粒陨石和顽火辉石球粒陨石)的母体们靠吸积耐火物质(熔点较高的难熔性物质)而形成。

  与此同时,外盘的碳质球粒陨石母体靠吸积碳质固体颗粒逐渐长大。在约两至三百万年之后,碳质颗粒物最终迁移进入内盘。

  “行星形成早期,位于内盘的火星和地球吸积的是非碳质固体颗粒。在约两至三百万年之后,碳质固体颗粒最终迁移进入内盘。此后地球和火星吸积碳质固体颗粒成长,因而它们的同位素含量是两大类固体物质的混合。”刘倍贝说,这也解释了观测上的火星和地球同位素含量介于这两类陨石之间的现象。

  刘倍贝说,从现有的观测出发,我们并不能对木星的形成时间给出更严格的限制。现今的木星位于距太阳5.2个日地距离处,木星形成的位置学界有两种假说:一种认为木星为原位形成,成长过程中没有大尺度的轨道迁移;另一种认为木星形成于外盘较远处,距太阳大于10个日地距离。

  “我们的模型更支持后者。”刘倍贝说,因为木星大气中发现的诸多易挥发性元素如碳、磷、氮和氩,其含量均比太阳高出数倍之多,这一现象很难用原位形成理论解释。相反,如果木星内核形成于行星盘外部较冷的区域,以上易挥发性元素均以固态的形式存在,它们被木星内核吸积后可外溢进入木星的大气层,产生我们所观测到的元素增丰。

  此外,木星质量增长之余也与原行星盘相互作用,产生向内的轨道迁移。木星内移的过程中,不断地通过引力散射作用将沿途的碳质陨石母体送入内盘,产生了现今太阳系小行星带特有的群体分布和轨道构型。

  来源:科技日报

1972年,湖北襄阳,一农民干活时地面突然坍塌,露出一个洞穴,凑近一看,里面居然盘着一条条“巨蛇”状的东西!农民吓得掉头就跑,回到村里添油加醋讲述了一番,谁知村民们一听,纷纷表示要一探究竟。

农民本来不想去,但拗不过乡亲们,无奈之下,只好带着他们前往干活处。

此地位于襄阳施坡大队北部的蔡坡山岗,砖瓦厂经常在这里取土,时不时挖出一些陶器、铜器、铁器等碎片。当时,也有人怀疑这里有古墓,可由于一直没有挖到墓葬,最后不了了之。

来到地里,农民指着一个洞穴,颤声道:“我就是想挖点土填院子,没想到里面全是大蛇!”

这是一个一尺见方的洞穴,洞口齐整,看起来不像是天然形成的。

一番交头接耳,两个胆大的村民来到洞穴处。他们小心翼翼地用锄头扩大了洞口,定眼一看,不由哑然失笑。原来,洞穴内的不是蛇,而是盘根错节的植物根须。

村民们大失所望,一个个准备打道回府。突然,一位眼尖的村民惊呼道:“不对,这里面好像有建筑!〞

正要散去的村民闻言停下了脚步,凑过去一看,果真如此!众人一阵猛扒,果然发现有建筑。

随着挖掘的深入,地下建筑越来越明显,看起来规模不小。这时,一位年老的村民连忙喊道:“别挖了,这是古墓,再挖下去就破坏文物了!”

很快,当地考古学家们闻风赶来,经过勘探,果然发现地下有古墓。随后,考古队结合取土工程,对这些墓葬进行抢救性发掘,两年时间,竟然发现并清理出11座墓葬,根据出土的文物鉴定,这些都是战国时期的墓葬。

1974年,清理工作收尾时,考古专家意外发现此地还有一座大墓!此墓东西长17米,南北宽14.8米,考古队为此墓编号“襄蔡12M”,称之“蔡坡12号墓”。

然而,随着挖掘工程的深入,本来兴致勃勃的考古专家们却越挖越失望。 原来,他们在古墓中发现一个25米深、直达主墓室的盗洞。显然,盗墓贼捷足先登了。

失望归失望,工作还是要继续。 没多久,墓室就被打开了,当考古专家看到里面的情景后,无不精神大振。这座古墓虽然被盗墓贼光顾了,但里面仍有不少好东西。

考古队又热火朝天地干了起来。随着墓室的清理,一批彩绘陶器、铜鼎、玉器等不断出现。更令人兴奋的是,在墓室还发现一个完好无损的边箱。

边箱打开的那一瞬间,众人无不眼前一亮,这居然是一个兵器箱!专家依此推测,此墓应该是战国时期一位将军的墓葬。

很快,专家们从中清理出大量兵器,有戈、矛、戟、箭簇和两把青铜剑。

历经千年,两把青铜剑早就锈迹斑斑,但其中的一把青铜剑却像磁铁一般,吸引了在场所有专家的注意力!

此剑横放在箱内中部,剑身上露出的2行10字的铭文清晰可见,上面写着:攻吴王夫差,自作其元用。

这把铜剑,难道是“吴王夫差剑”?

为了稳妥起见,专家将剑身上的铭文拓印下来,寄给了郭沫若,请他给予鉴定指教。

一个月后,郭沫若回信了,信中写道:“‘攻玉攵王夫差 自乍其几用’。攻玉攵即勾吴,古器铭中或作吴之古称。攻玉攵王夫差,即吴王夫差。其几用一般多作‘其元用’,但此铭确是几字,或系铸损。”

一石激起千层浪!这把剑,居然真的是吴王夫差剑!

谈到吴王夫差,人们第一印象就是越王勾践的手下败将。其实,夫差在位初期,励精图治,吴国在他的带领下,有问鼎天下之姿!甚至,在某种程度上来说,夫差还是勾践的老师。

公元前496年,夫差的父亲阖闾被勾践用“敢死队”杀伤,不久后病逝,夫差继位。为了洗雪其父阖闾败给越王勾践的耻辱,夫差励精图治,甚至还安排一人站在内宫庭院,每当夫差出入,此人必耳提面命:“夫差!你忘记越王的杀父之仇了么?

夫差每次都昂首吼道:“誓死不忘!”

两年后,夫差打败了勾践,但他没有听从伍子胥之言,选择赦免了越王勾践,这才有了勾践的“卧薪尝胆”。勾践卧薪尝胆之时,不也叫士兵反复提醒他要报仇吗?所以,不排除勾践在学夫差。最终,勾践赢了,连同越王勾践剑,都压了吴王夫差剑一头!

这把吴王夫差剑残长37厘米,宽3.5厘米,属于宽格有箍剑,其特征是便于握持、利于劈刺。这把剑的棱脊、凹弧截面较为突出,刀刃也由之前的直线变为弧线,还稍向内收,在实战中杀伤力更强。

相比越王勾践剑,吴王夫差剑名声不显,可实际上,夫差剑并不比勾践剑差。其实,自阖闾开始,吴国就非常重视铸剑,君主求贤若渴,铸剑师纷纷来投。因而出现了很多铸剑大师,比如干将莫邪,至今被人传颂。

吴王夫差剑,显然也是某位大师的作品,兼具外表和内核,即便以当下的锻造技艺,也无法仿制。

至于这柄剑,为何会出现在襄阳,郭沫若在信中也做出推测:吴王夫差剑出土于襄阳,盖吴灭于越,越又灭于楚故。往年在湖北亦曾出夫差剑一具。

他认为越国灭吴国之后,此剑到了越国,后楚国又灭了越国,此剑又到了楚国,最后,楚国某位国君,将其赏赐给了某位将军,才使这把剑到了襄阳。

现如今,这把稀世之剑珍藏在湖北省博物馆,成为该馆的镇馆之宝之一。

活在共一心当中,严持戒律——不符合戒律的事情不去做,与出离生死轮回不符合的明日复明日事不去想!出离生死第一,其他次要,所谓:缘随愿行,一切时处,清清楚楚,明明白白,不为境转,当下即是世出世间一切,出离、成就的因缘,是故,佛法是向内求,不必向外攀缘!

反之,如果把六种意识心和尘境作为主要矛盾去应对了,等剩下有空闲了再解决生死问题,这就用心颠倒了!一念所悟不究竟,尚且不知要遭受多少的蹉跎磨难,修行的事可不是大大咧咧就能成的!


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