天文
詹姆斯·韦伯揭示太阳系冰冻边界的奥秘
研究首次解析TNO和半人马的分子组成，揭示它们在太阳系形成中的动态演化。
太阳系冰冻边界的奥秘
中央佛罗里达大学的研究团队，通过对横跨海王星轨道天体(TNOs)和半人马的开创性研究，颠覆了人们对太阳系形成的理解。
借助詹姆斯·韦伯太空望远镜，这项研究详细揭示了这些天体的复杂分子组成，追踪它们从太阳系寒冷边缘到接近太阳区域的演化轨迹。
横跨海王星天体的冰冻地图
2024年12月19日发表在《自然·天文学》上的研究发现，早期太阳系中冰的分布如何塑造了TNO的形成与内迁过程。这些天体在接近木星和土星之间区域时转变为半人马，展现出动态角色的变化。
TNO是一类小型天体，常被称为“行星胚胎”，它们环绕太阳的轨道位于冥王星之外。这些远古残余未曾聚集成行星，是保存太阳系分子进化与行星迁徙的“时间胶囊”。这些天体类似于“冰冻小行星”，其轨道范围通常超过甚至远远超出海王星。
破解横跨海王星天体的成分谜题
长期以来，TNO群体因其轨道特性和表面颜色的多样性而被熟知，但它们的分子组成却鲜为人知。这种知识匮乏阻碍了对颜色和动力学多样性的深入理解。此次研究首次从分子角度解释了其颜色多样性的成因。
“通过这项研究，我们首次揭示了TNO光谱、颜色和反照率多样性的具体分子根源，”研究主导Noemí Pinilla-Alonso说。她指出，分子如水冰、二氧化碳、甲醇和复杂有机物直接反映了这些天体的化学组成。
詹姆斯·韦伯太空望远镜的突破
研究发现，TNO的组成可分为三大类，这种分类与太阳系早期形成时的冰保留区域密切相关。这些区域反映了原行星盘中关键的温度梯度，为理解行星胚胎形成条件提供了线索。
研究第二作者Rosario Brunetto表示，这一发现首次明确连接了原行星盘中的胚胎形成与其后来的演化，揭示了复杂动力演化如何塑造今日的光谱与动力学分布。
研究发现与未来展望
Pinilla-Alonso指出，之前的DiSCo研究已经发现了TNO表面普遍存在的碳氧化物，这是一次重要突破。
“现在，我们进一步拓展了这一发现，对TNO表面有了更全面的理解。”她说道，“其中一个重要认知是，水冰并不像我们曾经认为的那样普遍。相反，二氧化碳(CO₂)和其他碳氧化物，如超挥发性的一氧化碳(CO)，在更多天体上被发现。”
新研究仅仅是开始。Harvison表示：“我们现在有了关于这些成分群体的基本信息，但仍有更多内容等待我们去探索和发现。作为一个科研群体，我们可以开始研究是什么导致了这些群体形成今天的样子。”
这项研究为未来的科学工作指明了方向，特别是在揭示太阳系形成初期条件及小天体演化方面。研究团队计划进一步分析不同光谱类型的TNO及其对太阳辐射的响应，为探索太阳系的起源和演化提供更多线索。
本文译自 scitechdaily，由 BALI 编辑发布。