据美国《科学日报》网站10月24日报道，美国国家航空航天局(NASA)从贝努小行星上采集的样本揭示了有关太阳系在约45亿年前如何形成的令人意外的新细节。一项新的化学分析对有关这颗小行星诞生地的早期理论提出质疑，并暗示木星在塑造那些构成贝努和其他古老天体的物质方面发挥了重要作用。

贝努每1.2年绕太阳运行一圈，大约每6年靠近地球一次，与地球最近距离约30万公里。NASA的“冥王”号探测器前往这颗小行星，在其表面采集物质，并于2023年将样本成功送回地球。

2023年9月24日，一个装载约120克小行星物质的返回舱在犹他州的沙漠着陆。世界各地的科学家随后收到这份珍贵样品中的一小部分，用于详细研究。

苏黎世联邦理工学院同位素地球化学教授玛丽亚·舍恩贝希勒是其中一员，她的实验室收到了0.5克贝努小行星物质。她的团队立刻开始检测这些样本，寻找有关这颗小行星历史的线索。

这项现已发表在《科学进展》杂志上的研究发现了一种独特的化学特征。该特征不仅有助于确定贝努的起源，还提供了关于塑造早期太阳系的各类过程的新证据。

为探究贝努的起源，苏黎世联邦理工学院的研究人员检测了三种元素的同位素：铁、钛和铬。

分析结果显示，铁和钛在贝努的物质中分布得非常均匀。分析还发现，小行星贝努、小行星龙宫和一类名为CI型碳质球粒陨石的罕见原始陨石之间存在紧密的化学关联。

CI型碳质球粒陨石是早期太阳系富含碳的残留物，在数十亿年里经历的变化相对很少。在地球上找到的陨石中，这类陨石极其稀少。

贝努、龙宫和CI型碳质球粒陨石拥有高度相似的同位素“指纹”，这说明它们最初的物质来自同一个古老宇宙尘埃储存库。它们的化学特征也与其他已知小行星、陨石类别以及行星存在明显差异。

这些相似之处为说明这些天体的形成地点以及太阳系最早期阶段的环境条件提供了一条重要线索。

多年以来，研究人员普遍认为贝努这类原始小行星形成于外太阳系，或许和彗星诞生于同样遥远的区域。他们还猜测，构成贝努的原始物质，是在太阳系演化相对后期才聚集到一起的。

这项新发现质疑这两种猜想。

研究人员转而提出，形成贝努、龙宫和CI型碳质球粒陨石的物质，是在一条被称为水冰线的边界附近聚集起来的。

这条边界划定了围绕年轻太阳的尘埃盘内的一片区域，该区域的温度低到可以让水蒸气凝结成冰。大约45亿年前，这里或许是来自太阳系不同区域的物质格外重要的交汇地带。

来自内太阳系和外太阳系的尘埃都在这条边界附近混合。水冰让最小的颗粒黏附在一起，使它们能够逐步聚集成更大的天体。

舍恩贝希勒说：“贝努是一种混合体：它的物质既不能明确对应内太阳系，也不能明确对应外太阳系。”

贝努特殊的化学成分说明，它由来自这两个区域的物质共同构成，而不是来自单一、孤立的物质源。

研究人员还提出一种假说，用于解释这样的混合过程如何发生。木星在这种假说中是核心角色。

木星在太阳系历史极早期就开始形成，那时距离太阳诞生大约只有100万年。在那个时期，年轻的太阳被一个由气体、尘埃和冰构成的旋转尘埃盘包裹。

在这个尘埃盘内部，无数微小颗粒不断碰撞并黏附在一起，通过一个名为吸积的过程形成更大的天体。随着时间推移，部分不断生长的天体变成小行星和行星。

木星的质量快速增加，它强大的引力开始重塑尘埃盘内物质的分布状态。

研究人员说，这颗不断成长的气态巨行星在一定程度上如同一道结构屏障，阻挡大部分较大颗粒穿过它的轨道区域，但细小的尘埃仍然可以从它周边通过。

这些来自尘埃盘不同区域的细小物质，随后可以在水冰线附近充分混合。

按照这套假说，贝努和龙宫的母天体，以及形成CI型碳质球粒陨石的天体，都由这些充分混合后的物质形成。

因此，木星或许不仅决定了这些古老小行星的形成位置，还决定了哪些物质会融入它们之中。

这种大范围的混合，或许可以解释为什么贝努能够保留一份太阳系最早期存在的各类组成物质的代表性样品。

舍恩贝希勒说：“贝努或许是我们观察原始化学元素混合状态的最佳窗口，而类地行星最终就是由这些元素构成的。”（编译/卿松竹）