原行星盘中的流体遵循着动量守恒原则，盘内侧区域的气体向内流，最后被太阳吸积。与此同时，外盘的气体向外流，不断地扩充着原行星盘的外部疆域。“就像涨潮的海水，不断地向外吞噬岸边的沙滩一样。”刘倍贝说。
考虑原行星盘气体外流效应之后，他们重新对盘内固体颗粒物的迁移状况进行了模拟，结果显示：在外盘气体外流的推动下，固体颗粒物的迁移速率和方向发生了改变，它们最终进入内盘的时间被大大延长。
“我们发现，诞生之初位于25个日地距离以外的碳质固体颗粒，需要经过300万年才会最终迁移进入内盘类地行星形成区。”刘倍贝说。
勾勒太阳系“童年期”的画像
根据此次研究中指出的原行星盘气体外流效应，3位研究人员重新“复盘”了太阳系“童年期”原行星盘内固体物质的演化：在太阳系诞生之际，原行星盘内的固体颗粒物分布呈现较为明显的两极化，靠近太阳位置的内盘以非碳质固体颗粒为主；远离太阳的外盘以碳质固体颗粒为主。在外盘的固体颗粒流入内盘之前，内盘非碳陨石(包括无球粒陨石、普通球粒陨石和顽火辉石球粒陨石)的母体们靠吸积耐火物质(熔点较高的难熔性物质)而形成。
与此同时，外盘的碳质球粒陨石母体靠吸积碳质固体颗粒逐渐长大。在约两至三百万年之后，碳质颗粒物最终迁移进入内盘。
“行星形成早期，位于内盘的火星和地球吸积的是非碳质固体颗粒。在约两至三百万年之后，碳质固体颗粒最终迁移进入内盘。此后地球和火星吸积碳质固体颗粒成长，因而它们的同位素含量是两大类固体物质的混合。”刘倍贝说，这也解释了观测上的火星和地球同位素含量介于这两类陨石之间的现象。
刘倍贝说，从现有的观测出发，我们并不能对木星的形成时间给出更严格的限制。现今的木星位于距太阳5.2个日地距离处，木星形成的位置学界有两种假说：一种认为木星为原位形成，成长过程中没有大尺度的轨道迁移；另一种认为木星形成于外盘较远处，距太阳大于10个日地距离。
“我们的模型更支持后者。”刘倍贝说，因为木星大气中发现的诸多易挥发性元素如碳、磷、氮和氩，其含量均比太阳高出数倍之多，这一现象很难用原位形成理论解释。相反，如果木星内核形成于行星盘外部较冷的区域，以上易挥发性元素均以固态的形式存在，它们被木星内核吸积后可外溢进入木星的大气层，产生我们所观测到的元素增丰。
此外，木星质量增长之余也与原行星盘相互作用，产生向内的轨道迁移。木星内移的过程中，不断地通过引力散射作用将沿途的碳质陨石母体送入内盘，产生了现今太阳系小行星带特有的群体分布和轨道构型。
来源：科技日报
