木星是太阳系的第一位建筑师——它可能拯救了地球

Kevin M. Gill （CC-BY） 根据 NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS 提供的图像增强的木星图像。图片来源：NASA

（蜘蛛网eeook.com）据今日科学新闻：四十五亿年前，新生的太阳系是一片由气体、尘埃和光组成的漩涡海洋。在年轻的太阳周围，一个巨大的圆盘闪烁着粒子——微小的颗粒有一天会变成行星、卫星、小行星和彗星。在这个宇宙摇篮内，混沌与创造携手共舞。在这场舞蹈中，有一个世界高于其他世界：木星。

莱斯大学的新研究表明，木星不仅仅是第一颗形成的行星，它还是我们今天所知的太阳系的建筑师。通过其巨大的引力和快速生长，木星雕刻出宇宙环和间隙，决定了包括地球在内的所有其他行星的命运。行星科学家安德烈·伊齐多罗（André Izidoro）和拜巴夫·斯里瓦斯塔瓦（Baibhav Srivastava）发表在《科学进展》（Science Advances）上的研究结果为行星科学中最持久的谜团之一提供了强有力的新解释：为什么太阳系中一些最古老的陨石的形成似乎比预期晚了数百万年。

事实证明，木星不仅主宰了早期太阳系，而且设计了它。

该研究使用了先进的流体动力学模型——对气体、尘埃和重力如何在年轻的太阳系中相互作用的虚拟重建——来揭示木星的巨大影响。当气态巨行星开始形成时，它以惊人的速度生长，吞噬周围的物质。这种快速增长在太阳周围的气体和尘埃盘中产生了强大的引力涟漪，将扰动波传遍数百万英里。

这些涟漪不仅散布了物质，还雕刻了物质。木星的存在在圆盘上划出了巨大的间隙，这些区域的尘埃颗粒无法再自由地盘旋着走向太阳。相反，它们被困在密集的漩涡带中——宇宙“交通拥堵”，物质聚集在一起形成星子，即有朝一日会长成行星的岩石种子。

但这里有一个惊人的转折：这些星子并不是太阳系的第一个。他们是第二代，在第一批固体材料出现后数百万年诞生。它们的创造恰好对应于一种被称为球粒陨石的特殊陨石家族的诞生。

球粒陨石不仅仅是太空岩石，它们还是时间机器。这些古老的陨石在地球上倾泻了数十亿年，蕴含着早期太阳系保存下来的化学成分。它们内部是称为球粒的微小熔融液滴和在任何行星存在之前形成的尘埃颗粒。

几十年来，科学家们一直困惑于一个简单而深刻的问题：为什么许多球粒陨石在第一批固体材料出现后两到三百万年才形成？如果它们代表了行星形成的最早阶段，为什么它们看起来是后来者？

根据 Izidoro 和 Srivastava 的说法，木星本身就是这个拼图中缺失的一块。随着这颗巨行星的形成，它的引力重塑了太阳盘，防止了较旧的物质向内漂移，并创造了新的受保护区域，在那里可以形成较年轻的星子——并最终形成球粒陨石。

“球粒陨石就像太阳系黎明时分的时间胶囊，”伊齐多罗解释道。“它们保存了行星组成部分如何以及何时诞生的故事。我们的模拟表明，木星的生长将其中许多物质的诞生推迟了数百万年。如果没有木星，这些陨石就永远不会存在。

研究人员还发现，木星的早期升起不仅延迟了某些陨石的形成，还在太阳系本身内部造成了物理和化学鸿沟。

来自太阳系不同地区的陨石带有不同的同位素“指纹”——它们化学成分的细微差异揭示了它们的形成位置。多年来，科学家们一直在努力解释为什么陨石有两个主要的同位素家族，它们似乎被阻止混合的太空屏障隔开。

木星的形成提供了答案。正如 Srivastava 所描述的那样，当木星生长时，它在太阳盘中打开了一个巨大的间隙。这个间隙就像一堵墙，将来自内部太阳系的物质与更远的物质分开。内盘产生了地球和火星等岩石世界，而外盘则产生气态巨行星和冰体。

“木星生长得早，在气盘中打开了一个间隙，这个过程保护了太阳系内部和外部物质之间的分离，”斯里瓦斯塔瓦说。“它保留了它们独特的同位素特征，并为以后的星子形成创造了新的地方。”

从本质上讲，木星不仅仅是形成的，它还将太阳系分为两个领域，为我们今天看到的世界的多样性奠定了基础。

除了塑造宇宙尘埃和定义化学边界之外，木星也可能是地球存在的原因。

在许多其他行星系统中，天文学家观察到，巨行星经常向内迁移，将较小的世界危险地拖近它们的恒星。但在我们的例子中，木星充当了屏障。它的巨大引力切断了气体流向太阳系内部，阻止了年轻行星的向内迁移。地球、金星和火星没有螺旋进入太阳，而是安全地围绕一个天文单位 （AU） 运行，这是生命有朝一日出现的完美距离。

“木星不仅成为最大的行星，它还为整个内太阳系设定了架构，”伊齐多罗说。“没有它，我们可能就没有我们所知道的地球。”

这一见解重塑了科学家对使我们的世界成为可能的微妙平衡的看法。木星的引力因其破坏性潜力而经常受到人们的担忧，但可能正是保护我们家园的力量。

这项研究的影响远远超出了我们的太阳系。近年来，智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列 （ALMA） 望远镜捕捉到了被尘埃盘包围的年轻恒星系统的令人惊叹的图像，其中许多显示出引人注目的环和间隙图案。这些结构看起来与木星在数十亿年前在我们自己的社区中创造的结构非常相似。

“看着那些年轻的圆盘，我们看到巨行星开始形成和重塑它们的诞生环境，”伊齐多罗说。“我们的太阳系也不例外。木星的早期生长留下了一个我们今天仍然可以读到的签名，它被锁在坠落到地球的陨石中。

换句话说，我们系统的故事可能是普遍的。在整个银河系中，巨行星可能正在像木星曾经那样塑造世界——决定生命可以在哪里形成，在哪里不能形成。

这项研究不仅将木星重新定义为一颗行星，而且将其重新定义为宇宙雕塑家，其影响力至今仍在回响。它的早期存在产生了一系列效果——阻挡尘埃、塑造轨道、分裂物质以及为生命保护内部太阳系。

这一发现的美妙之处在于它的相互联系。被困在木星尾迹中的微小颗粒后来形成陨石，落在我们的世界上，其中携带着使它们成为可能的星球的线索。从某种意义上说，地球诞生于木星的阴影下，由我们现在才开始理解的力量塑造而成。

虽然这项研究关注的是深刻的过去，但它也触及了未来。通过将太阳系的历史与 ALMA 在遥远恒星周围观测到的年轻圆盘进行比较，科学家可以追溯行星形成的普遍规则——将尘埃变成世界的宇宙编排。

朱庇特的故事是一个悖论。它的巨大引力既保护又破坏，破坏和创造。它将早期太阳系的混乱塑造成秩序，塑造了最终导致我们的条件。

当一颗陨石划过夜空，在消失在黑暗中之前短暂发光时，它带着对那场古老戏剧的无声记忆。在它岩石的心脏内部隐藏着木星手工作品的记录——这颗巨行星塑造创造本身的力量的化学证据。

数十亿年后，人类通过望远镜和计算机模拟回顾过去，揭开了这个故事。我们看到的不仅仅是一颗在彩色带中旋转的气态巨行星，更是一位守护者、一位建筑师和宇宙创造力的见证者。

木星可能是从混沌中诞生的，但通过这种混沌，它赋予了太阳系它的结构、它的和谐，甚至可能是它的灵魂。

更多信息：Baibhav Srivastava 等人，木星诱导的间隙和环导致球粒陨石的晚期形成，科学进展 （2025）。DOI：10.1126/sciadv.ady4823。www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ady4823