月球斑點、坍縮星和長週期行星

近期具有天體生物學意義的研究綜述

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月球斑點

地球月球的起源一直是一個謎。解決這個難題對於行星形成的本質、地球的地球物理學和地球化學歷史,以及對於宇宙中小型岩石世界我們稱之為宜居性的難以捉摸的品質都具有深遠的影響。

本質上,問題是月球和地球的岩石部分如何在元素組成上如此相似。最受青睞的假說是,大約45億年前,地球的早期版本被另一個行星級物體撞擊。那次“巨大撞擊”可能混合了兩個物體的物質,並且當月球從碎片中組裝起來時,它自然會與較大的地球共享成分。


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但是,要使這個圖景的所有方面都與觀測到的地月系統的特性相吻合並非易事。這為其他可能性留出了空間,例如“合體體”的想法,即地球和月球都是從更大的原始行星碰撞留下的同一團旋轉的熔融汙垢雲中形成的。現在,Hosono等人提出了另一個建議,即確實發生了碰撞,但當時的地球已經是一個熔融的世界 - 一個岩漿海洋。與其說是巨大撞擊,不如說是一次巨大飛濺,這使得早期地球的物質更容易被拋入軌道,從而聚結成成分幾乎相同的月球。

解開我們眼皮底下的奧秘的挑戰,令人清醒地提醒人們,在瞭解行星曆史方面存在著複雜的問題。

坍縮星

正如我最近的一篇文章這裡所寫,地球上某些重元素的起源近來受到了天體物理學界的廣泛關注。研究人員特別關注r-過程元素,它們被認為是在強烈的強子通量環境中形成的。自從探測到中子星碰撞的引力波以來,這些“千新星”事件已成為產生銀河系中大部分黃金、鉑和鈾的熱門選擇(無雙關之意)。

但還有其他選擇。 Siegel、Barnes和Metzger發表在《自然》雜誌上的一項新研究表明,一種更為罕見的天體物理事件——“坍縮星”——實際上可能符合主導r-過程元素產生的條件。坍縮星是一顆快速旋轉的大質量恆星,它最終坍縮併產生超新星。作為這一過程的一部分,會形成一個物質盤,在中心質量上旋轉和吸積。該星盤類似於中子星合併中的環境,據認為那裡會產生大量的r-過程元素。事實上,正如這項研究表明的那樣,坍縮星事件可能會噴射出更多的這些重元素。結果是,儘管它們很罕見,但坍縮星可能會產生宇宙中超過80%的r-過程元素。

最終哪種現象會勝出還有待觀察。最重的元素在行星的形成和地球物理歷史中發揮著至關重要的作用,因此瞭解它們的起源具有廣泛的意義。

長週期行星

關於系外行星有一個骯髒的、不是那麼秘密的秘密:迄今為止,我們的大部分發現都強烈偏向於軌道相對較小、週期較短的行星。簡單的原因在於,諸如凌星探測或視向速度測量等技術通常需要捕獲重複軌道,或者需要很長的資料時間線,才能對出現的行星的真實性有信心。

但是,正是這些更長週期的行星——類似於我們太陽系中木星或土星等行星——對於檢驗我們關於行星形成的想法,以及填補一個系統是否具備在其任何世界支援生命的合適條件方面的空白至關重要。

尋找像這樣的行星需要耐心和前瞻性的規劃。現在,Rickman等人的一項研究利用日內瓦大學位於智利拉西拉天文臺的EULER望遠鏡進行了20年的天文觀測,取得了成果。具體來說,該團隊揭示了五顆新發現的天體,它們圍繞恆星執行的軌道週期在15到40年之間。其中三個是巨大的氣態巨行星,兩個可能是質量超過木星十倍的褐矮星或次恆星天體。

我們正在慢慢開始填補我們對所有系外行星的知識空白,而不僅僅是最方便的那些。

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