太阳系形成的记录者——尘环_尘埃

（图源：NASA）

• 满博成 供稿

灰尘会聚积在家里的角落和书架上，它们也会在太空中聚积。尘埃落在太阳系时通常聚积成环状，几圈尘埃环绕在太阳周围，行星的引力会将正往太阳系中心漂移的尘埃拖到太阳的运动轨道上。

这些尘埃由大约46亿年前太阳系形成时的破碎残骸组成，是小行星碰撞的碎片或彗星的碎屑。它们散布在整个太阳系，主要聚集在地球和金星的运行轨道上，从地球上用望远镜就可以看到星际尘埃形成的满是颗粒状的圆环。

科学家们通过研究这些尘埃由什么组成、来自哪里、如何在太空中移动，可以找到行星的诞生和太阳系演化的线索。

行星引力将尘埃颗粒拖入轨道形成尘环（图源：NASA）

NASA的两项研究揭示了太阳系内部尘环的新发现：其中一项研究使用NASA的数据勾勒出了水星轨道上围绕太阳的尘环；另一项研究发现金星轨道上尘环的可能来自于一组与金星共轨运动却从未被探测过的小行星。

“无尘区”是否存在？

该研究报告的作者吉列尔莫·斯坦伯格（Guillermo Stenborg）和拉塞尔·霍华德（Russell Howard）（华盛顿特区海军研究实验室的太阳能科学家）描述了在水星轨道上形成约930万英里宽光环的宇宙尘埃薄雾的证据。不过，这两位科学家是在寻找靠近太阳的无尘区的证据时，才发现了尘环。

根据几十年前的预测，在离太阳一定距离的地方，这颗恒星巨大的热量会蒸发尘埃，形成一个没有星际尘埃的“无尘区”。如果能找到这个边界的具体范围，科学家就可以搞清楚星际尘埃的成分，也有助于探索太阳系中的行星是如何形成的。

科学家们认为行星开始时只是一粒尘埃，它们是从环绕年轻恒星的巨大气体和尘埃圆盘中出现的，重力和其他力会使圆盘内的物质发生碰

到目前为止，还没有发现无尘埃空间的相关证据，其中一部分原因是从地球上很难探测到这些线索。无论科学家从地球上怎么看，我们和太阳之间不计其数的尘埃都会挡住他们的视线，让科学家们误认为太阳附近的空间可能比实际情况要复杂很多。

斯坦伯格和霍华德认为，可以根据美国国家航空航天局（NASA）一对太阳和地球关系观测卫星（STEREO）拍摄的星际空间图片建模，来解决这个问题。他们希望测试新模型，为NASA的帕克太阳探测器做准备。

帕克太阳探测器目前正围绕太阳在一条高度椭圆形的轨道上飞行，它将在接下来的七年里越来越接近这颗恒星。斯坦伯格和霍华德希望将他们的技术应用到帕克将发回地球的图像上，验证太阳附近的尘埃表现形式是否符合这个模型。

2018年10月3日，帕克太阳探测器在金星重力辅助期间完成了第一次飞越金星，当时航天器利用金星的重力改变了它的轨道，使其

金星轨道的尘环或来自小行星？

这并不是科学家第一次在太阳系内部发现尘环，25年前，科学家发现地球在一个巨大的尘环内绕太阳运行。2013年，科学家们利用2007年德美太阳神太空探测器的档案数据，在金星轨道附近发现了类似的尘环。

从那时起，科学家们确定地球轨道上的尘环主要来自位于火星和木星之间的小行星带，太阳系的大部分小行星都在这片巨大的环状区域中活动。

这些岩石构成的小行星不断地相互碰撞，释放出的星际尘埃会被太阳引力不断吸引而逐渐向太阳内部漂移。如果其他行星的引力将这些星际尘埃捕获，它们则会进入行星的轨道。

小行星是太阳系岩石行星的基石（图源：NASA）

起初，金星轨道上的尘环似乎与地球轨道上的相似，来源于太阳系其他地方产生的星际尘埃。但是，当戈达德天体物理学家皮特·波科尼（Petr Pokorny）模拟小行星带尘埃向太阳螺旋运动时，只得到了与地球轨道相匹配的尘环，这个尘环和金星轨道的完全不同。

这种结果令科学家们感到兴奋，它表明新的小行星带可能为太阳系的起源和形成提供了线索。如果使用合适的工具观察它们，这些小行星带可能会揭示地球和金星的早期历史。

事实上，由于金星的尘环分布在更大的轨道区域上，比新探测到的水星尘环大得多。外径约1600万英里，宽度约600万英里，环上散落着尘埃颗粒，这片区域比其他周围空间的密度要高10%。

尽管如此，这些尘埃其实并没有想象中那么多，如果将环上所有的尘埃聚集在一起，只会得到一颗直径两英里的小行星。

吉列尔莫·斯坦伯格和拉塞尔·霍华德认为，或许金星尘环中的星际尘埃来自比小行星带离金星更近的一组小行星。可能存在一组小行星与金星共同围绕太阳运行，这意味着它们与金星的轨道相同，但与金星保持着较远的距离，可能位于金星相对于太阳的另一侧。

到目前为止，这组与金星共轨的小行星还没有被探测到，因为科学家很难将地球上的望远镜调整到那个方向，希望在不久的将来能有新发现。

参考文献：

1. https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/what-scientists-found-after-sifting-through-dust-in-the-solar-system
2. https://www.nasa.gov/feature/goddard/2018/parker-solar-probe-changed-the-game-before-it-even-launched