一個由 45 位研究流星雨的研究人員組成的國際小組發現，並非所有彗星在接近太陽時都以同樣的方式碎裂。在本周發表在【伊卡洛斯】（Icarus）雜誌上的一篇論文中，他們將這種差異歸因於45億年前彗星形成的原行星盤中的條件。透過研究年輕流星雨中流星體的物理和化學特征，科學家們追溯到太陽系不同區域彗星的起源。
"我們在夜空中看到的流星體只有小鵝卵石大小，"第一作者、SETI研究所和NASA艾姆斯流星天文學家彼得-詹尼斯肯斯（Peter Jenniskens）說。"事實上，它們與太陽系形成過程中塌縮成彗星的鵝卵石大小相同"。
在太陽系形成的過程中，年輕太陽周圍圓盤中的微小顆粒逐漸變大，直到變成小鵝卵石大小。"一旦鵝卵石長到足夠大，不再隨氣體移動，它們就會在長到更大之前被相互碰撞摧毀，"NASA艾姆斯行星科學家和合著者保羅-埃斯特拉達說。"彗星和原始小行星是在這些卵石雲局部塌縮成千米大小甚至更大的天體時形成的。"
原行星盤。行星形成視覺化電腦模擬圖。資料來源：NASA/JPL-Caltech
彗星碎裂和流星雨
快進到 45 億年前：今天，當彗星接近太陽時，它們會碎裂成更小的碎片，稱為流星體。這些流星體會與彗星共同執行一段時間，之後當它們撞擊地球大氣層時，就會形成流星雨。
"詹尼斯肯斯說："我們假設，彗星塌縮成鵝卵石的大小。"在這種情況下，年輕流星體流的大小分布以及物理和化學性質仍然包含著關於這種塌縮過程中原行星盤內狀況的資訊"。
詹尼斯肯斯和他的專業及業余天文學家團隊在美國太空總署（NASA）贊助的一個名為 「CAMS 」的專案中，透過遍布全球的網絡使用特殊的低照度攝影機跟蹤流星。
詹尼斯肯斯說："這些照相機測量流星體的軌跡、它們第一次發光時的高度，以及它們在地球大氣層中的減速情況。專業相機測量了其中一些流星體的成分"。
研究小組研究了 47 個年輕的流星雨。其中大部份是兩類彗星的碎屑：木星系彗星來自海王星以外凱伯帶的散射盤，長周期彗星來自太陽系周圍的奧爾特雲。長周期彗星的軌域比木星系彗星寬得多，受太陽重力的束縛也更松散。
外太陽系演化的三個階段。(A）鵝卵石塌縮成彗星時，指向小行星（AST）、木星眷屬彗星（JFC）和長周期彗星（LPC）的可能起源區域；（B）海王星將彗星分散成凱伯帶的分散盤時；（C）太陽離開誕生星團後，行星的不穩定性產生了外奧爾特雲。資料來源：Jenniskens et al.
詹尼斯肯斯說："我們發現，長周期（奧爾特雲）彗星通常會碎裂成表明溫和吸積條件的大小。它們的流星體密度很低。流星體流中含有相當穩定的4%的一種固態流星體，這種流星體在過去曾被加熱過，現在只在地球大氣層更深處才會變亮，而且通常鈉元素含量較低。"
另一方面，木星眷屬彗星通常會碎裂成體積更小、密度更大的流星體。它們的固體物質平均含量也較高，達到 8%，而且種類更多。
埃斯特拉達說："我們的結論是，這些木星眷屬彗星是由鵝卵石組成的，這些鵝卵石已經達到了碎裂的程度，碎裂在其大小演變過程中變得非常重要。過去曾被加熱的物質的摻雜量較高，預計它們會更靠近太陽。"
原始小行星的形成距離太陽更近，但仍在木星軌域之外。這些小行星產生的流星雨顆粒更小，表明它們的鵝卵石組成部份經歷了更猛烈的碎裂。
埃斯特拉達說："雖然兩組彗星中都有例外，但這意味著大多數長周期彗星是在更溫和的粒子生長條件下形成的，可能是在跨海王星盤30 AU邊緣附近。大多數木星族彗星是在離太陽較近的地方形成的，那裏的鵝卵石達到或透過了碎裂屏障，而原始小行星是在巨行星核心形成的區域形成的。"
在巨行星成長的同時，海王星向外運動，將彗星和小行星從剩余的原行星盤中分散出來。這種向外的運動很可能同時產生了凱伯帶的分散盤和奧爾特雲。這預示著長周期彗星和木星家族彗星具有相同的特性，但研究小組的發現並非如此。
詹尼斯肯斯說："有可能是太陽誕生區域的恒星和分子雲在早期擾動了奧爾特雲彗星的寬軌域，我們今天看到的長周期彗星是在太陽移出這一區域後才分散到這種軌域上的。相比之下，木星眷屬彗星的軌域一直較短，海王星在離開時散落的所有天體都是其樣本。"
編譯自/ScitechDaily
