在宇宙漫长的演化历程中，太阳系的形成一直是天文学家们热衷探索的谜题。长久以来，科学界普遍认为，太阳系诞生初期的固体物质形成过程相对平和，原始固体颗粒随着星盘在数百万年里逐渐冷却而缓慢沉降。然而，近期一项发表在《自然》杂志上的研究却颠覆了这一传统观点，提出太阳系的第一批固体物质是在星盘湍流漩涡中因突然的温度变化而快速形成的。
大约46亿年前，太阳系从一片巨大的云团中诞生。这片云团坍缩形成了太阳和周围旋转的气体盘，当时还没有行星围绕太阳运行。原始星盘中，除了星尘外没有任何固体物质漂浮。只有当星盘冷却时，矿物颗粒才从气体中凝结出来，成为最终形成地球和其他行星的基石。此前，研究陨石的科研人员发现，部分陨石中含有被称为富钙铝包裹体（CAIs）的微小颗粒，这些矿物混合物被认为是太阳系最早的固体物质。根据其成分，研究人员推测其凝结反应持续了数百万年，这为反应达到化学平衡提供了足够时间，意味着在星盘化学演化的每个连续阶段，气态和矿物相中的元素分布都会趋于稳定。
但这种被称为平衡凝聚的模型存在局限性，它无法解释最原始的陨石类型——球粒陨石中明显的成分差异。球粒陨石分为普通球粒陨石、顽火辉石球粒陨石和碳质球粒陨石三类，主要区别在于含铁矿物的氧化程度。顽火辉石球粒陨石氧化程度最低，碳质球粒陨石氧化程度最高，普通球粒陨石处于中等氧化水平。专家们长期认为球粒陨石之间的这种差异意味着每种类型都起源于太阳星云中化学组成不同的区域，但具体过程细节仍不明确。
目前，巴黎行星物理研究所的行星科学家塞巴斯蒂安·沙尔诺兹领导的团队通过计算机模拟提出了全新解释。这些模拟研究了矿物如何在化学成分均匀的星盘里，在各种压力和冷却速率下凝结。模拟结果显示，如果星盘是湍流而非平静的，其部分区域可能冷却得极快，以至于产生的化学状态完全不处于平衡。与元素因缓慢冷却而依次以矿物形式析出不同，温度的骤降会超过星盘内的化学反应速率，使一些元素暂时以气态形式被滞留，从而允许更多混合，并同时形成多种矿物。沙尔诺兹及其同事的研究结果归为三类矿物家族，与三种主要球粒陨石类型的成分非常相似。
为了更好地解释这一复杂过程，沙尔诺兹将沉降矿物比作餐桌上饥饿的食客。当冷却速度较慢时，最早凝结的矿物会从气态星盘中摄取元素，将这些元素封存并从“餐桌上”清除，导致后续在较低温度下形成的矿物缺乏元素。但当冷却速度较快，被气体捕获的元素库出现时，多种不同的矿物可以同时竞争摄取各种元素，就像它们都从同一个盘子里取食，尽力抢夺能拿到的东西。
在模拟中，氧被证明是原行星盘化学演化的一个特别强大的决定因素，其波动的含量决定了生成矿物的氧化状态，最终形成了与三种球粒陨石类型相对应的三个家族。不过，真实球粒陨石与模型结果之间的相似性并非完全一致。沙尔诺兹认为，这可能只是反映了冷却过程如何奠定这些原始陨石的基本矿物组成，随后的后续过程（如加热、蒸发或水循环）则对其矿物组成进行了最后的完善。
伦敦自然历史博物馆的行星科学家萨拉·拉塞尔表示，这项研究将非常有助于激励相关领域的群体，并帮助探索能否将数据纳入这个框架。沙尔诺兹的模型还暗示，第一批固体的形成时间可能比之前认为的早得多，或许在星盘形成之前，也就是在孕育恒星的巨大气体云最初坍缩期间。他提到，这里讨论的可能是太阳系历史的最初1万年或10万年，而此前主流模型认为这一过程需要数百万年。詹姆斯·韦布空间望远镜的近期观测显示，年轻恒星周围存在快速冷却阶段和矿物形成爆发的现象，这表明同样的过程正在宇宙其他地方发生。
这一新发现可能会彻底改变我们对太阳系早期历史的理解。特别是，它改变了水可能形成的位置和方式。重新调整矿物出现的顺序，将为水的组成成分氧和氢的结合创造新机会，从而更容易形成水合矿物。这类矿物能在炽热的太阳附近存在，这意味着包括地球在内的内岩行星可能在形成时就自带水资源储备，而非大部分水是由来自外太阳系的富冰小行星和彗星输送而来。沙尔诺兹称，这是一项相当复杂的研究，得出了许多结果，这些结果并没有明确解决任何问题，而是为进一步研究开辟了新的方向。这是一次宏大的探索，人们才刚刚开始了解这些新路径可能会在理解太阳系起源方面引导走向何方。
