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。在本週發表在《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徵，科學家追溯到太陽係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坍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。 “彗星和原小行星是在這些卵石雲局部坍縮成千米大小甚至更大的天體時形成的。”

原行星盤。行星形成可視化電腦模擬圖。資料來源：NASA/JPL-Caltech

彗星碎裂和流星雨

快轉到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運作一段時間，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佈以及物理和化學性質仍然包含著關於這種坍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餘天文學家團隊在美國國家航空航天局（NASA）贊助的一個名為“CAMS ”的項目中，通過遍布全球的網絡使用特殊的低照度攝像機跟踪流星。

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」。

研究團隊研究了47 個年輕的流星雨。其中大部分是兩類彗星的碎屑：木星系彗星來自海王星以外的柯伊伯帶散射盤，長週期彗星來自太陽系周圍的奧爾特雲。長週期彗星的軌道比木星系彗星寬得多，受太陽引力的束縛也更鬆散。

外太陽系演化的三個階段。 (A）鵝卵石坍縮成彗星時，指向小行星（AST）、木星眷屬彗星（JFC）和長週期彗星（LPC）的可能起源區域；（B）海王星將彗星分散成柯伊伯帶的分散盤時；（ 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，長週期（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較小、密度較大的流星體。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。

原小行星的形成距離太陽更近，但仍在木星軌道之外。這些小行星產生的流星雨顆粒較小，顯示它們的鵝卵石組成部分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週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，那裡的鵝卵石達到或通過了碎裂屏障，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，海王星向外移動，將彗星和小行星從剩餘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柯伊伯帶的分散盤和奧爾特雲。這預示著長週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恆星和分子雲在早期擾動了奧爾特雲彗星的寬軌道，我們今天看到的長週期彗星是在太陽移出這一區域後才分散到這種軌道上的。 相較之下，木星眷屬彗星的軌道一直較短，海王星在離開時散落的所有天體都是其樣本。

編譯自/ ScitechDaily