那是在 1992 年，奥戴尔刚刚从哈勃太空望远镜获得了新图像，这些图像放大了猎户座星云中的年轻恒星。他一直希望研究星云本身，这是一个相对靠近地球的恒星形成区域。然而，另一件事引起了他的注意。有几颗星辰根本不像星辰，而是被一层朦胧的光罩笼罩着。奥戴尔说：“它们似乎形成了对着星云的剪影”。

起初，奥戴尔和他的同事们认为，他们可能看到的是哈勃望远镜扭曲的主镜产生的图像伪影，它被轻微地塑造成错误的形状，并将要在 1993 年的一次航天飞机任务中修复它。曾担任哈勃项目科学家的奥德尔说：“我们真的很想知道如果这是有缺陷的主镜的残余影响”。然而很快，他们在图像中看到了越来越多的现象，随即在镜子修好之后，他们也意识到这根本不是缺陷。他们实际上看到了年轻恒星周围的尘埃和气体的婴儿盘。他们第一次见证了行星的诞生。

奥戴尔对原行星盘的发现引发了我们对行星形成理解的转变。在接下来的几十年里，天文学家会意识到，我们关于行星如何形成的经典观点，由小岩石聚集成更大的岩石，然后更大的岩石聚集可能是不正确的。对于像木星和土星这样的气态巨行星，一种称为卵石吸积的模型，即一个占主导地位的物体吞噬较小的岩石——将取代关于世界是如何形成的旧观点。

太阳系内部的岩石行星更加棘手。行星科学家们一直在激烈争论卵石吸积是否可以解释地球及其邻居是如何形成的，或者更古老的观点是否仍然最有可能。冲突不仅在过去几年的期刊 文章中上演，甚至最近在巴伐利亚阿尔卑斯山的一座城堡中上演。

这场辩论不仅影响到诸如地球起源及其水之类的重大谜团。答案还将有助于揭示类地行星在整个宇宙中的普遍性。这样的行星仅仅是偶然事件的组合，使宇宙其他地方的生命前景渺茫？又或者，太阳系中的宜居行星是否具有正确的成因，使我们成为众多行星中的一员？

加州理工学院的行星科学家康斯坦丁·巴蒂金( Konstantin Batygin)说：“询问我们周围的行星是如何形成的，是人类经验的一部分”。如果它是由卵石形成的，它将会对有多少像我们这样的行星产生巨大的影响。

卵石的入侵

2012年，瑞典隆德大学的天文学家Anders Johansen和Michiel Lambrechts做出了一个大胆的预测。在过去几十年的大部分时间里，天文学家一直认为，地球和木星等行星，是由类似小行星的物体逐渐积累而成的，这些小行星在年轻的太阳系中相互碰撞。这个被称为微行星吸积的过程会很缓慢，可能需要长达 1 亿年的时间才能形成一颗行星，这是有道理的。我们可以在我们的太阳系中看到许多小行星，并且假设在 45 亿年前形成时还有更多小行星，足以形成我们今天看到的所有行星，这似乎是合理的。

但是有个问题，没有人能完全确定微行星本身是如何形成的。它们是如何从微小的尘埃颗粒，跳跃到城市大小的岩石，这一问题被称为米级障碍。地球上液态水的存在也令人困惑，因为它依赖于含水小行星的偶然到来。最令人不解的是，小行星的吸积需要很长时间才能建造土星、天王星和海王星。当它们的固体核心形成时——在数千万年后——它们从原行星盘中积累足够的气体成为气态巨行星为时已晚，莱斯大学的行星科学家安德烈·伊兹多罗（André Izidoro）说：“因为大多数星盘会在几百万年后消失”。

Johansen 和 Lambrechts 提出了一个新模型。他们不是多个小行星碰撞在一起，而是建一个占主导地位的小行星，可以在仅仅几百万年的时间内，通过“像吸尘器一样”扫除原行星盘内的物质，长到一个巨大的尺寸。这种材料将由围绕年轻恒星的微小种子状岩石组成。他们把这个想法称为卵石吸积。

卵石非常小，只有几毫米到几厘米，而小行星要大得多，可达数百公里宽，就像我们今天在太阳系中看到的许多小行星一样。两者都可以在一颗恒星的原行星盘中找到，后者偶尔会相互碰撞。

2014 年，就在 Johansen 和 Lambrechts 发表他们的卵石吸积模型两年后，观察显示，原行星盘中确实充满了卵石。一个名为 ALMA的 66 台望远镜网络（阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列），在一颗年轻恒星周围的原行星盘内，发现了多达100 个地球质量的卵石，其中包括由生长的行星开辟其轨道所产生的巨大间隙。在这些圆盘内，到处都是卵石。Lambrechts 说：“ALMA表明原行星盘天生就有大量的小卵石，而不是小行星”。

不久，大多数科学家开始同意是卵石吸积形成了巨行星。这似乎是他们成长得足够快的唯一途径。法国蔚蓝海岸天文台的行星科学家亚历山德罗·莫比德利( Alessandro Morbidelli)说：“对于巨行星的核心来说，卵石吸积无疑是解决方案。”

然而，虽然它似乎解释了木星、土星、天王星和海王星的形成，但卵石吸积对水星、金星、地球和火星等类地行星的形成，提出了相当多的问题。Lambrechts 说：“原则上，我们可以通过小行星吸积形成类地行星，但现在有这种卵石入侵”。

在卵石吸积模型中，您从围绕年轻恒星的原行星盘开始，就像在小行星吸积模型中一样。这两种模型都需要通过称为流不稳定的现象来形成星子。从本质上讲，尘埃和卵石在遇到恒星周围的气体时会受到阻力。慕尼黑路德维希马克西米利安大学的天体物理学家Joanna Drążkowska说：“这导致卵石聚集在一起，直到一些团块非常大，以至于它们受到引力束缚，并坍缩成数百公里宽的星子。然后这些团块可以在它们形成时旋转，这给了它们两个叶瓣。这正是我们在太阳系外天体（例如Arrokoth）中看到的”，Drążkowska 说：“这个过程预计会非常快，可能只需要 100 年”。

从这里开始，这两种模型有所不同。在星子吸积作用下，这些星子在圆盘中随处可见，只剩下很少的卵石。几千万年来，大型星子碰撞并合并，最终形成了我们今天看到的类地行星。

在卵石吸积中，只有少数小行星占据主导地位。这些星子开始扫起原行星盘中的卵石，这些卵石以长长的河流状细丝流到星子的表面。这是一个非常有活力的过程，随着卵石的下落，炽热的岩浆海洋在地表发光。该过程非常有效，地球将在短短几百万年内长成其完整大小，而在小行星吸积过程中可能需要 1 亿年。

卵石吸积最有趣的结果之一是它直接预测了宜居行星的形成方式。该模型不是依靠富含水的小行星与原行星随意碰撞，而是表明来自外太阳系的冰卵石可以为像地球这样的行星提供稳定的水供应，这种想法被称为卵石雪。约翰森说：“卵石雪的好处在于它变得可以预测，降落到地球上的水、碳和氮的数量是可以计算的。”

因此，如果类地行星形成的卵石吸积模型是正确的，那么宇宙中其他生命的前景可能是个好兆头。在小行星吸积下，地球上存在水是偶然事件，而在卵石吸积中，它可能会出现在像我们这样的行星系统中。拿一个原地球，把它放在一个相似位置的相似恒星周围，它收集的水量可能是一样的。宜居世界不会是偶然事件，如果行星系统具有正确的成因，它们的存在将是一个可计算的结果。约翰森说：“人们可以以此为起点，了解益生元化学和生命起源。”

伟大的建筑师

卵石吸积似乎是一个有吸引力的想法。它解决了行星快速增长的问题，它解释了地球上水的存在，我们甚至可以观察到正在发展的系外行星系统中的卵石。伦敦大学学院行星形成科学家Paola Pinilla说：“有了 ALMA，我们现在知道卵石集中在导致小行星形成和潜在行星形成的特定区域”。

然而，虽然它为巨行星的生长提供了一个很好的解释，但当涉及到类地行星时，卵石吸积有一些值得注意的问题。

首先，太阳系内部的卵石是从哪里来的？近年来，行星科学家开始相信，太阳系中最大的行星木星是塑造行星命运的主要力量。巴蒂金说：“紧急情况是木星是太阳系的伟大建筑师”。

巴蒂金说，在木星快速形成后不久，它在太阳系内外形成了一道屏障，阻止了来自“质量丰富”的外部区域的物质流向“质量匮乏”的内部类地行星。内盘中的卵石可能在类地行星形成之前就已经消散了，如果没有更多来自太阳系以外的物质，根本就没有足够的物质来制造地球。

即使有足够的材料，卵石吸积也会遇到另一个问题，卵石可能太多了。如果地球和其他类地行星确实是由卵石吸积形成的，目前尚不清楚为什么它们没有变得越来越大，最终成为超级地球。

在过去几年中，这些问题在行星科学家之间引起了相当大的争论，争论双方正在进行大量研究。9 月，莫比德利和他的同事在《自然天文学》上发表了一篇基于对原行星灶神星研究的文章，该文章提出了星子如何解释太阳系的当前配置。该研究表明，一圈小行星曾经在地球的当前位置绕太阳运行。随着时间的推移，这个环在环的中间形成了两个大行星——地球和金星，在环的两侧形成了两个较小的行星——火星和水星。

然而，其他人继续研究卵石可能产生类地行星的方式。二月份，约翰森及其同事描述了太阳系是如何以这种方式形成的。在上个月，Drążkowska 及其同事使用卵石吸积来解释为什么超级地球在其他类似太阳的恒星周围相对不常见。

上个月，在德国林贝格城堡的一个研讨会上，争论不休。一些人，如约翰森和兰布雷希茨，仍然非常支持类地行星的卵石吸积模型。约翰森说：“有非常有力的证据表明这是占据主导地位的过程”。其他人则不太相信。德国明斯特大学的行星科学家Thorsten Kleine说：“我认为卵石吸积是理解行星形成的一个非常重要的过程，但我不认为它是在我们的太阳系中建造类地行星的过程”。这两个过程也可能协同工作，卵石吸积产生的小行星然后在木星切断进入的卵石流动后合并。

一些人希望转向宇宙化学，即对宇宙物体成分的研究，可能会揭示答案。约翰森指出，如果小行星吸积模型是正确的，我们会期望找到组成与地球相似的小行星，因为它们很可能是我们世界的基石。然而事实并非如此，因为他们一直无法找到一个看起来像地球的陨石。

在其他地方，对系外行星系统的持续研究，或许可以揭示更多信息。ALMA 已经观测到超过 5,000 个原行星盘，Pinilla 说，从不到 100 万年的非常年轻的星盘到年龄长达 3000 万年的星盘。有一次，我们甚至看到了一颗巨大的行星，一个叫做 PDS 70b 的行星，出生在这样的星盘中，希望将来观察到更多信息。一些圆盘显示出尘埃的光芒，表明可能存在碰撞的小行星，尽管不清楚有多少。即将于 12 月发射的詹姆斯韦伯太空望远镜 (JWST) 即将进行的观测以及来自 ALMA 的运作，可能会提供宝贵的额外线索。皮尼拉说：“如果我们带来来自 JWST 的化学痕迹，以及来自 ALMA 的卵石分布，我们可以对盘的内部可以形成哪些类型的行星有一些暗示”。

很多事情仍然不确定。现在的主要问题是：我们的星球是类小行星的巨大天体反复碰撞的结果，还是我们站在一个由数万亿颗微小的、富含冰的宇宙卵石组成的世界之上？解决这个基本问题不仅将为我们提供一扇，了解我们自己过去的窗口，还将提供一扇了解宇宙中类似地球的行星的窗口。

作者：Jonathan O'Callaghan

FY：11 （有删减或修改）

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