从陨石中读出太阳系的童年

东冬/编译

如果2024 YR4真的撞上地球，大概率会化成一阵陨石雨，散落于地表。其实，每年地球上都会有大量陨石落下，有的如微尘悄然无声，有的如巨石惊天动地。

多数陨石外表平凡如顽石，但深入解读这些天外信使，便如破译投入地球池塘的时空胶囊——它们承载着太阳系动荡童年的记忆，也是人类研究早期太阳系演化过程难得的直接证据，这正是陨石的独特价值所在。

关于太阳系的早期演化，学界存在两大主流理论:尼斯模型认为四大气态行星最初密集形成，后来逐渐分离；大转向假说则主张木星在太阳系早期曾向太阳方向迁移，而后如帆船抢风航行般折返现位。

不过，除计算机模拟外，这些理论很难找到实证支撑。此刻，陨石的价值便凸显出来。陨石中的同位素比例变化记录着物质经历的环境变迁，其同位素组成更能揭示它们在漫长地质时期所经历的环境特征。

2011年，美国加州大学洛杉矶分校的保罗·沃伦在分析多种陨石同位素数据时发现，钛、铬、氧同位素将陨石明确分为两类。这一重大发现引起了德国马普太阳系研究所托尔斯滕·克莱内的关注。其团队通过钼同位素研究证实:所有陨石均严格归属于非碳质与碳质(富水含碳)两大阵营，这被命名为陨石的“二分法”。

这一方法揭示了陨石起源于太阳系形成初期两个独立的尘埃气体储备库——内层库靠近太阳，外层库则处于较远区域。但两个气体库的屏障在哪里？“唯一合理的解释是巨型行星的存在。”美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的托马斯·克鲁杰指出，木星的可能性最大。

如果这个假设成立，那么木星必然在太阳系极早期已具备相当质量。2017年，克鲁杰研究推算出，木星在太阳系诞生百万年内即达20倍地球质量。这为大转向假说提供了首个实证时间标尺，并将木星形成时间锁定在太阳系演化的极早期。

二分法的更深层影响在于改变了人们对小行星起源的认知。当前太阳系的小行星带虽然主要位于火星与木星轨道之间，但同位素证据显示，多数小行星实际形成于更遥远的寒冷区域，后期受行星引力扰动才迁至现在的位置。这意味着如今的小行星带已经混融了两个原始气体储备库的物质。

这就牵扯出另一个问题:为何未形成混合型陨石？直到2021年，德国马普研究所的弗里德林·斯皮策在研究1870年坠落于印度内达戈拉的陨石时才发现，该陨石就是非碳质与碳质天体碰撞的产物，形成于太阳系诞生约700万年后——这完美契合了大转向模型的时间框架。