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一塊古老的隕石現在提供了第一個物理證據，表明強磁場在太陽系的誕生中起到了重要作用。
大約46億年前，太陽形成後不久，一個圍繞著新生恆星旋轉的氣體和塵埃盤凝聚成了孩子們現在背誦的行星。天文學家觀察遙遠年輕恆星時發現，這些原行星盤通常會相對迅速地消失，在500萬年或更短的時間內。
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太陽系的大部分原行星盤都螺旋式地進入了太陽，使得太陽擁有了太陽系99%的質量。然而，所有這些物質如何以如此快的速度旋轉進入太陽一直是個謎。關於這可能如何發生的許多理論都涉及磁場。
“磁場可以為圓盤引入粘性，基本上使其中的氣體更具粘性，”主要研究作者，麻省理工學院的行星科學家羅傑·傅說。“這意味著不同軌道的氣體之間相互作用更強，更多的氣體落向恆星。”
為了尋找這些原始磁場的跡象，研究人員調查了所謂的賽馬科納隕石，這塊重約1.5磅的岩石於1940年墜落在印度北部。
“這是一種非常原始的隕石，這意味著自從它大約45億年前形成以來，沒有發生太多變化，”傅說。“這意味著它保留了最初形成時的特性，有助於揭示那個時代的情況。”
賽馬科納主要由被稱為球粒的微小圓形顆粒組成，這些球粒是在太空中迅速冷卻的熔融液滴形成的。科學家們專注於那些含有含鐵礦物，稱為多塵橄欖石晶體的球粒——如果在這些球粒冷卻時存在磁場，這些晶體的磁性特性可能已經記錄了這些磁場的強度。
自20世紀60年代以來，研究人員一直在隕石樣本中尋找原始太陽系磁場的證據，但幾乎沒有成功。
“大多數其他隕石都以某種方式發生了改變，這會消除它們最初的磁化——也許它們被加熱了，或者有水流過它們，或者它們經歷了來自撞擊的高壓，”傅說。“賽馬科納是我們所知的為數不多的避免了所有這些情況的隕石之一。”
儘管如此，分析這些球粒的磁性特徵並不容易。這些顆粒的最大寬度約為五十分之一英寸（500微米），大約是人類頭髮平均寬度的五倍。此外，磁性特徵非常微弱，需要使用採用超導量子干涉裝置的顯微鏡，這是最敏感的磁場感測器。
科學家們發現，這些球粒在一個強度約為54微特斯拉的磁場中被磁化。這大約與地球的磁場一樣強，並且比今天星際空間中存在的磁場強100,000倍。
“這是我們獲得的關於早期太陽系磁場的第一個直接資訊，”紐約市美國自然歷史博物館的天體物理學家莫德凱·麥克勞說，他沒有參與這項研究。“這是一項非常困難的測量，但完成得非常乾淨——它是一項真正的傑作。”
這項發現“告訴我們，磁場足夠大，在幫助形成太陽系的吸積過程中非常重要，”康涅狄格州米德爾敦衛斯理大學的天文學家梅雷迪思·休斯說，她沒有參與這項研究。“我們猜到了這一點，但直到現在我們才有了證據。”
這些發現也為了解球粒形成的至今仍是神秘的方式提供了見解，這反過來可能會揭示行星是如何產生的，研究人員說。他們發現，隕石的球粒可能是由岩石體的碰撞產生的熔融碎片形成的，也可能是由氣體中的塵埃顆粒在被衝擊波壓縮時熔合在一起形成的。它們不太可能透過電流、熱風和發生在太陽附近的其他事件形成，因為人們認為這些事件發生在強度大於100微特斯拉的磁場中，這遠遠大於在賽馬科納中看到的磁場。
“這些資訊可以幫助揭示行星形成的物質位於何處，有多少，存在了多長時間，以及隨著時間的推移是如何變化的，”休斯說。
未來的研究可能會分析太陽系形成過程中不同時間和地點的隕石。這可以揭示原行星盤中磁場的性質——氣體是被磁場的湍流模式驅動向太陽移動，還是被更有序的沙漏狀磁場結構驅動，傅說。
科學家們在11月13日發表在《科學》雜誌上的線上文章中詳細介紹了他們的發現。
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