来源：NASA / JPL / MSSS
利用行星形成模型的新过程，行星是由被称为“鹅卵石”的微小天体生长而成的，西南研究院的科学家们可以解释为什么火星比地球小得多。正如今年早些时候报道的那样，同样的过程也解释了气态巨星木星和土星的快速形成。
“这个数值模拟实际上再现了太阳系内部的结构，包括地球、金星和一个较小的火星，”SwRI行星科学理事会的研究所科学家哈尔·利维森(Hal Levison)说。他是一篇新发表的论文的第一作者美国国家科学院院刊(pnas.早期版本)。
火星只有10地球质量的百分比，这一事实已为太阳能系统理论家一个长期的难题。在行星形成的标准模型中，同样大小的物体积累和同化通过称为吸积过程;岩纳入其他岩石，创造山;然后山合并，形成城市规模的对象，等等。虽然典型的吸积模型产生良好的类似物地球和金星，他们预测，火星应该是相似的尺寸，甚至比地球大的。此外，这些机型还高估了小行星带的整体质量。
莱维森说:“了解火星为什么比预期的要小一直是困扰我们几十年建模工作的主要问题。”“在这里，我们有一个直接来自行星形成过程本身的解决方案。”
莱维森和共同作者凯瑟琳·克雷特克、凯文·沃尔什和比尔·博特克的新计算跟踪了行星系统的增长和进化。他们证明了太阳系内部的结构实际上是一种新的行星生长模式的自然结果，这种模式被称为粘性搅拌卵石吸积(VSPA)。有了VSPA，尘埃很容易成长为“卵石”——直径只有几英寸的物体——其中一些会因引力坍缩而形成小行星大小的物体。在适当的条件下，这些原始小行星可以有效地以剩余的卵石为食，因为空气动力阻力将卵石拉入轨道，在那里它们螺旋下降，与不断增长的行星体融合。这使得某些小行星在相对较短的时间内变成行星大小。
然而，这些新车型发现，并不是所有的原始小行星都同样很好地共生卵石和成长。例如，对象谷神星的大小（约横跨600英里），这是在小行星带中最大的小行星，会成长很快地球的当前位置附近。但它不会已经能够火星的当前位置，或者超出近有效增长，因为空气阻力是太弱发生卵石捕获。
“这意味着很少有卵石会与火星当前位置附近的物体相撞。这为它为什么这么小提供了一个自然的解释。”同样地，小行星带中被撞击的物体更少，其净质量也较小。唯一生长速度最快的地方是地球和金星附近。”
“这个模型对小行星带的历史有着巨大的影响，”博特克说。之前的模型预测，这个带最初包含了几个地球质量的物质，这意味着行星开始在那里生长。新模型预测，小行星带从未像目前观测到的小行星那样含有大量的质量。
“这为行星科学界提供了一个可测试的预测，在这个模型和以前的模型之间，可以利用陨石、遥感和航天器任务的数据进行探索，”博特克说。
这项工作的补充最近出版的研究自然由Levison, Kretke和Martin Duncan (Queen 's University)共同完成，证明了鹅卵石可以形成巨行星的核心，并解释了外太阳系的结构。这两件作品结合在一起，展示了从一个单一的、统一的过程产生整个太阳系的方法。
“据我所知，这是重现太阳系地球和金星，小火星，一个低质量小行星带的结构中的第一模型，两个气体巨头，二冰巨星（天王星和海王星），和质朴的柯伊伯带，”利维森说。这篇文章，“从子米大小的物体逐渐积累成长的类地行星”，是由网上公布pnas.．
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