研究人员在调查流星雨时发现，并非所有彗星在接近太阳时以相同的方式解体。最近的一项研究表明，这种行为差异源于40.5亿年前彗星形成时原行星盘的条件。一个由45名研究人员组成的国际团队调查了流星雨，发现彗星在接近太阳时表现出不同的行为。在本周发表在《伊卡洛斯》杂志上的一篇论文中，研究人员将这些差异归因于彗星形成时原行星盘的环境。
“我们在夜空中观察到的流星体与小卵石的大小相似，” 研究的主要作者、SETI研究所和NASA Ames的流星天文学家彼得·詹尼斯肯斯表示。“实际上，它们的尺寸与最终在我们太阳系形成过程中合并成彗星的卵石相同。”
随着我们的太阳系的发展，围绕年轻太阳的盘中的微小颗粒逐渐生长，直到它们达到卵石的大小。
“当这些卵石变得足够大时，就无法再与气体漂流，并在没能增大之前就因碰撞而被摧毁，” NASA Ames的行星科学家和该研究的合著者保罗·埃斯特拉达解释道。“当这些卵石团聚成更大的天体时，彗星和原始小行星便形成了，有时达到了公里级的尺寸。”
快进到40.5亿年后的今天，当彗星接近太阳时，它们分解成称为流星体的小碎片。这些流星体在一段时间内与彗星共同轨道，当它们进入地球大气层时可以导致流星雨。
“我们假设彗星会分解成与构成它们的卵石大小相似的碎片，”詹尼斯肯斯提到。“如果是这样，年轻流星体流的大小分布和物理、化学特性仍然可以提供对其形成时原行星盘条件的洞察。”
詹尼斯肯斯和他的专业及业余天文学家团队利用遍布全球的特殊低光摄像机，通过NASA支持的一个名为“CAMS”的项目——全空流星监测摄像机（http://cams.seti.org）来监测流星。
“这些摄像机追踪流星体的轨迹、它们点火时的高度以及它们在地球大气中的减速，”詹尼斯肯斯说。“某些特殊的摄像机还分析了部分流星体的成分。”
研究团队检查了47个较新的流星雨。这些流星雨大多数源自两类彗星：来自散射盘的木星家族彗星，该盘位于海王星以外；以及来自包围我们太阳系的奥尔特云的长周期彗星。值得注意的是，长周期彗星沿着比木星家族彗星更宽广的轨道运行，并且受到太阳引力的影响较小。
“我们发现，长周期（奥尔特云）彗星倾向于分解成的碎片大小表明它们是在较温和的聚积条件下形成的，”詹尼斯肯斯解释道。“它们的流星体密度较低，并且展示出特定类型固体流星体的存在稳定为4％，这些流星体在过去经历了加热，通常在地球大气中较深层才会发光，并且通常含有较低的钠含量。”
相反，木星家族彗星通常解体成较小、密度较高的流星体，平均含有8％的固体材料，并且在成分上表现出更大的多样性。
“我们得出的结论是，木星家族彗星由在其尺寸演化过程中达到了分解显著阶段的卵石组成，”埃斯特拉达评论道。“预计在更靠近太阳的地方会发现更多先前加热过的材料的混合物。”
原始小行星在更靠近太阳但依然在木星轨道之外形成，产生的流星雨则有更小的颗粒，这表明它们的卵石状建筑块经历了更严酷的解体。
“虽然这两个组别中都有一些例外，但总体上暗示大多数长周期彗星是在较温和的颗粒增长条件下形成的，可能在跨海王星盘的30天文单位边界附近，”埃斯特拉达提到。“相比之下，大多数木星家族彗星则在靠近太阳的地方形成，使卵石达到或超过解体阈值，原始小行星则源自巨行星形成的区域。”
这是如何发生的？在巨行星形成期间，海王星向外迁移，将散射的彗星和小行星从其余的原行星盘中散开。这种向外的运动可能产生了散射盘和奥尔特云。尽管人们可能预期长周期彗星和木星家族彗星具有相似的特征，但研究团队的发现并非如此。
“可能在太阳的起源区域，恒星和分子云早期干扰了奥尔特云彗星的广阔轨道，而我们今天观察到的长周期彗星只有在太阳从该区域移开时才被散射到这样的轨道上，”詹尼斯肯斯解释道。“另一方面，木星家族彗星始终保持较短的轨道，并与在海王星向外迁移过程中散射的所有物体相互作用。”
