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一块古老的陨石现在提供了第一个物理证据，表明强磁场在太阳系的诞生中起到了重要作用。
大约46亿年前，太阳形成后不久，一个围绕着新生恒星旋转的气体和尘埃盘凝聚成了孩子们现在背诵的行星。天文学家观察遥远年轻恒星时发现，这些原行星盘通常会相对迅速地消失，在500万年或更短的时间内。
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太阳系的大部分原行星盘都螺旋式地进入了太阳，使得太阳拥有了太阳系99%的质量。然而，所有这些物质如何以如此快的速度旋转进入太阳一直是个谜。关于这可能如何发生的许多理论都涉及磁场。
“磁场可以为圆盘引入粘性，基本上使其中的气体更具粘性，”主要研究作者，麻省理工学院的行星科学家罗杰·傅说。“这意味着不同轨道的气体之间相互作用更强，更多的气体落向恒星。”
为了寻找这些原始磁场的迹象，研究人员调查了所谓的赛马科纳陨石，这块重约1.5磅的岩石于1940年坠落在印度北部。
“这是一种非常原始的陨石，这意味着自从它大约45亿年前形成以来，没有发生太多变化，”傅说。“这意味着它保留了最初形成时的特性，有助于揭示那个时代的情况。”
赛马科纳主要由被称为球粒的微小圆形颗粒组成，这些球粒是在太空中迅速冷却的熔融液滴形成的。科学家们专注于那些含有含铁矿物，称为多尘橄榄石晶体的球粒——如果在这些球粒冷却时存在磁场，这些晶体的磁性特性可能已经记录了这些磁场的强度。
自20世纪60年代以来，研究人员一直在陨石样本中寻找原始太阳系磁场的证据，但几乎没有成功。
“大多数其他陨石都以某种方式发生了改变，这会消除它们最初的磁化——也许它们被加热了，或者有水流过它们，或者它们经历了来自撞击的高压，”傅说。“赛马科纳是我们所知的为数不多的避免了所有这些情况的陨石之一。”
尽管如此，分析这些球粒的磁性特征并不容易。这些颗粒的最大宽度约为五十分之一英寸（500微米），大约是人类头发平均宽度的五倍。此外，磁性特征非常微弱，需要使用采用超导量子干涉装置的显微镜，这是最敏感的磁场传感器。
科学家们发现，这些球粒在一个强度约为54微特斯拉的磁场中被磁化。这大约与地球的磁场一样强，并且比今天星际空间中存在的磁场强100,000倍。
“这是我们获得的关于早期太阳系磁场的第一个直接信息，”纽约市美国自然历史博物馆的天体物理学家莫德凯·麦克劳说，他没有参与这项研究。“这是一项非常困难的测量，但完成得非常干净——它是一项真正的杰作。”
这项发现“告诉我们，磁场足够大，在帮助形成太阳系的吸积过程中非常重要，”康涅狄格州米德尔敦卫斯理大学的天文学家梅雷迪思·休斯说，她没有参与这项研究。“我们猜到了这一点，但直到现在我们才有了证据。”
这些发现也为了解球粒形成的至今仍是神秘的方式提供了见解，这反过来可能会揭示行星是如何产生的，研究人员说。他们发现，陨石的球粒可能是由岩石体的碰撞产生的熔融碎片形成的，也可能是由气体中的尘埃颗粒在被冲击波压缩时熔合在一起形成的。它们不太可能通过电流、热风和发生在太阳附近的其他事件形成，因为人们认为这些事件发生在强度大于100微特斯拉的磁场中，这远远大于在赛马科纳中看到的磁场。
“这些信息可以帮助揭示行星形成的物质位于何处，有多少，存在了多长时间，以及随着时间的推移是如何变化的，”休斯说。
未来的研究可能会分析太阳系形成过程中不同时间和地点的陨石。这可以揭示原行星盘中磁场的性质——气体是被磁场的湍流模式驱动向太阳移动，还是被更有序的沙漏状磁场结构驱动，傅说。
科学家们在11月13日发表在《科学》杂志上的在线文章中详细介绍了他们的发现。
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