星风火雨太阳系

仟與仟尋

X形风假说

    在伦敦自然历史博物馆的地下室里，存放着一些陨石，它们是那么的古老，以至于陈列于楼上的恐龙化石与之相比就像在昨天才形成的一样。我们的故事就是从这些陨石中的一块开始的，它的名字叫帕纳利，于1857 年“出生”在印度。
　　

    这块质量超过70千克的陨石周身遍布圆形的硅酸盐晶粒，因此引起了科学家的关注。科学家分析认为，这块具有46亿年历史的陨石，可能佐证了一个令人激动的有关行星和小行星形成的新假说。直到不久以前，所有的科学家都还相信，太阳系的形成是一个相对平缓的过程：在环绕形成之初的太阳作轨道运动的物质盘上，尘埃和气体“静悄悄”地凝聚到一起，形成了小行星和行星。但是，来自我国台湾的天体物理学家徐遐生对此却深表怀疑。对最古老的陨石进行的分析使他相信，年轻的太阳系比任何人所预想的都要狂暴躁动，太阳风以数百千米每秒的速度运动，将炽热的熔岩吹得远离太阳，这些熔岩后来形成了地球、水星和小行星等。
　　

    徐遐生原本并没有打算挑战传统的观点，他只是试图解释为什么某些年轻的恒星会从它们的两极吹出高能的氢。在上个世纪80年代早期，这种“双极外向流”使天文学家迷惑不解。为了弄明白其中的原因，徐遐生计算了环绕在这些恒星周围的涡流状的物质盘是如何与年轻恒星的磁场相互作用的。他发现，剧烈燃烧的恒星加热了盘中靠里一侧的尘埃和气体，以致于那些物质中的原子失去电子而形成离子。在恒星磁场的作用下，电离的物质落到恒星上。由于所有的尘埃和气体都具有巨大的角动量，而根据一条重要的物理定律，一个封闭系统的总的角动量必须守恒，所以当电离物质被吸向内时，其中的一部分则高速向外抛出。
　　

    徐遐生的计算还表明事情并非那么简单。大规模带电粒子的流动会产生强磁场，并且足以改变尘埃盘附近的太阳磁场。关键的变化是，在物质盘上的某一区域，太阳磁场的磁力线不是穿越了物质盘，而是被压缩成X形。当气体和尘埃在引力的作用下从盘的外部较冷的区域向炽热的内部运动的时候，这里的强磁场将它们向外吹开，徐遐生称之为X形风。他的这一理论模型可以解释“双极外向流”。

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上世纪90年代中期，X形风理论获得了新的生机。当时，徐遐生正在美国马萨诸塞州参加一个关于恒星形成的研讨会。亚利桑纳大学的阿尔•卡梅伦做了一个关于陨星脱离小行星带飞向地球的报告。对于为什么像帕纳利陨石一样，绝大多数的陨星都包含有令人迷惑不解的硅酸盐晶粒，卡梅伦怀疑某种风在起作用。这种硅酸盐晶粒呈圆形水滴状，直径几乎都在1毫米左右，被称作陨石球粒。由于陨石球粒富含镁和铁，人们猜测它们聚集形成了石块，石块之间继续相互吸引而合并，形成了更大的石块，最终，在太阳系中形成了由岩石组成的行星，其中包括地球。
　　

    问题是没有人知道陨石球粒最初是如何形成的。它们肯定来自于围绕太阳的云状物质盘，开始时可能是一些松散的尘埃团。陨石球粒的形状还表明那些尘埃团发生了熔化。科学家怀疑陨石球粒至少需要10分钟才能熔化形成。如果熔化时间太短，在陨石球粒中常见的硅晶体就不会形成。然而，熔化时间也不能太长，如果超过1小时，陨石球粒中将不会有钾和钠存在。但是，它们为什么会熔化？绝大多数的陨星来自于位于火星和木星轨道之间的小行星带。今天，那里是一个冰冷的世界，10亿年前那里比现在也不可能暖和许多。

    对于为什么陨石球粒的直径都在1毫米左右，卡梅伦在会议上也提出了疑问。他认为：如果某种风吹着陨石球粒穿越太阳系，轻的颗粒将飘到很远的地方，而重的颗粒会留在较近的地方，那么，被带到很窄的小行星带上的陨石球粒很自然就具有了大小相同的特点。在那里，它们附着在一起形成小行星，并且留在了一个稳定的轨道上。
   

    徐遐生听了这种猜测后，立刻意识到卡梅伦所描述的风正是他的X形风。他说：“在太阳附近，熔化陨石球粒所需要的温度和时间都具备。我们知道，年轻的恒星会产生典型时标为1小时的耀发，而这些高能耀发可以熔化岩石。”当他回到办公室进行了一些计算后，发现X形风可以将1毫米大小的陨石球粒从太阳附近携带到今天小行星带的位置。
   

    尽管永不停息的地质运动湮灭了我们所居住的星球最初是由大量的陨石球粒组成的所有痕迹．但是陨石仍然携带着大量的X形风的证据。当徐遐生了解到陨石球粒具有类似于条状磁铁的特性时，他的理论得到进一步验证。事实上，陨石球粒的磁化非常强．这表明熔化了的岩石小滴应该是在大约O.1毫特到1毫特的磁场中凝固的。如此强的磁场比地球表面的磁场要强得多，更不用说小行星带上的磁场了。徐遐生说，陨石上所记录的应该是太阳附近某一点上的古太阳磁场，从该点上X形风将陨石球粒“流放”到了星际空间。

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对于X形风假说来讲，挑战总是一个接一个。不过，在过去的三年中，新的数据让徐遐生看到了希望。2001年，研究人员对来自利比亚和南极洲的两块富含金属的陨石进行了分析。结果发现其中的陨石球粒是在温度达到或者高于1500k的环境下形成的，所以硫等相对不稳定的元素已经从中挥发掉了。但是，根据陨石球粒冷却下来时几乎没有硫元素凝聚到陨石球粒上的事实推断，一定有某种作用力使得陨石球粒从蒸发形成的硫雾中“逃”了出来。陨石专家认为，一种可能的方式是陨石球粒突然被X形风甩出。
   

    几乎与此同时，研究人员在 1969年陨落在墨西哥的阿霖德陨星中发现了曾经存在过放射性元素铍10的痕迹。这是一个惊人的发现，因为在恒星的内部是不可能形成铍10的。于是，有专家推测。铍10可能来自于早期太阳系中强烈的辐射过程。即X形风。
   

    徐遐生预言：慧星中包含的陨石球粒直径将更小，因为这些陨石球粒被X形风吹到了海王星以外的空间。在未来的几年中，飞船从小行星和慧星带回来的样品也许会提供更多关于X形风的证据。
   

    如果徐遐生的观点是正确的，行星科学家将不得不重新思考地球、火星、金星和水星是如何形成的。而对于那些在其他恒星系统中搜寻类似于地球的行星的天文学家。这恐怕是一个残酷的“噩耗”。到现在为止，科学家找到了100多颗外太阳系行星。这些行星都类似于木星和土星，是由气体组成的大行星。接下来的新计划希望发现较小的、由岩石组成的、类似于地球的行星。它们围绕着恒星在相对温暖的区域内运动，从而可能存在流动的水和生命。但是，如果X形风假说是正确的。那么据我们所知，这种由岩石组成的行星非常稀少。因为陨石球粒是形成岩石行星的“种子”。过于微弱的恒星风不能使恒星周围的星云盘获得足够多的形成岩石行星的陨石球粒，而如果X形风过于猛烈。陨石球粒就会“随风飘逝”。

过滤波

路过。
不错的文

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原帖由 过滤波 于 2005-8-19 17:19 发表
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