一位行星科學家發現了太陽系中已知的最大的固體物體,它可以在浴缸中漂浮。這個岩石和冰的混合體,在行星軌道之外的遙遠地方執行,其密度比水還小——儘管一個足夠容納它的浴缸需要從倫敦延伸到法蘭克福那麼大。
這個被稱為 2002 UX25 的天體位於柯伊伯帶,這是一個位於海王星軌道之外的矮行星、彗星和較小冰凍天體的儲存地。該天體的低密度和尺寸(寬 650 公里)似乎與柯伊伯帶和整個太陽系中大型固體天體形成的主導模型相沖突。加州理工學院(位於帕薩迪納)的行星科學家邁克爾·布朗在即將出版的《天體物理學雜誌快報》上報告了它的密度測量結果,其預印本可在 arXiv 線上儲存庫中找到。
由於人們認為柯伊伯帶中的天體自太陽系早期以來幾乎沒有變化,因此該區域“為我們提供了了解行星形成早期階段如何展開的最佳機會”,科羅拉多大學博爾德分校的行星科學家安德魯·尤丁說。
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根據主導模型,圍繞年輕太陽旋轉的盤中的微小塵埃粒子逐漸碰撞並聚結形成更大的粒子。這個過程最終在柯伊伯帶中形成了矮行星,例如冥王星,以及地球和內太陽系中的其他岩石行星。
如果柯伊伯帶中的大型天體是由小型天體合併形成的,那麼小型天體和大型天體的密度應該相關。但是,柯伊伯帶中直徑小於 350 公里的天體似乎密度都比水小,而直徑大於 800 公里的天體似乎密度比水大。
密度爭議
對此不匹配的一種可能解釋是,較小的天體更加多孔,而較大的天體更強的引力會將冰和岩石更緊密地壓在一起,從而形成更密集的結構。但是,要使這種情況成立,中等大小的天體——直徑約為 600 公里的天體——應該具有介於較小和較大天體之間的密度。
如果 2002 UX25——第一個測量其密度的中等大小的柯伊伯帶天體——是該帶中大量類似大小的天體的典型代表,那麼情況就並非如此。根據幾個空間和地面望遠鏡的測量,該天體的密度為每立方厘米 0.82 克——比水低 18%。
布朗指出,低密度表明 2002 UX25 主要由冰組成,這使得難以理解較大的、岩石更多的天體如何從柯伊伯帶中較小天體的合併形成。
但是,尤丁及其同事提出的另一種理論可以解釋這些結果。根據他的理論,大型柯伊伯帶天體首先形成。它們是由岩石或冰的鵝卵石大小的碎片快速構建而成的,這些碎片在太陽原始的行星形成盤中的湍流漩渦中被迫聚集在一起。大型天體之間的碰撞剝落了它們冰冷的外殼,形成了小的、低密度的柯伊伯帶成員,並留下了大型的、富含岩石的天體。
尤丁說,為了證實該理論,科學家將需要測量更多與 2002 UX25 尺寸相似的柯伊伯帶天體的密度。但他補充說,即使這個天體被證明是特例,其極低的密度“也不能輕易被忽視”。