在原行星盘（由气体和尘埃组成的行星形成云）中，毫米大小的尘埃颗粒轨道会向内漂移。如果这些小石子不能在盘中某些区域聚集并碰撞粘合形成星子（即形成行星的公里级岩石），它们就会被恒星吞噬。
直到最近，科学家们还无法证明这种“尘埃陷阱”的存在。但望远镜观测已经在原行星盘中探测到较大尘埃颗粒的聚集，证明了它们存在的可能性。其中一个最引人注目的例子是 HL-Tauri 星盘，其中小石子聚集在环状区域——这可能也是形成我们太阳系的星盘所共有的特征。
尘埃陷阱细节
在原行星盘中，尘埃颗粒会向着压力较高、通常由恒星占据的区域漂移。但如果盘中的气体压力局部增加，这种漂移可能会减慢甚至逆转。“行星可以在盘中制造一个‘压力隆起’，导致尘埃颗粒堆积并形成星子，”荷兰莱顿大学的天体物理学家 Nienke van der Marel 说。
2013 年，Van der Marel 和研究团队 报道 了他们对尘埃陷阱的首次观测证据。他们在一个围绕恒星 Oph-IRS 48 旋转的星盘区域中，探测到聚集在一起的尘埃颗粒，这可能是由一颗未见的行星造成的。
在我们太阳系早期，如果木星形成得足够早，据信它就创造了一个尘埃陷阱，并抑制了小石子的向内漂移。这使得小行星能够在盘中不同的区域形成，而尘埃颗粒的混合不会太多，这也可能解释了各种类型陨石为何外观差异如此之大。
另外一种可能性是，尘埃陷阱也可以在没有行星的盘中区域形成。在一项近期发表于《自然·天文学》的 研究 中，莱斯大学的天体物理学家 André Izidoro 和同事们发现，我们太阳系的原行星盘可能在被称为“雪线”的区域拥有多达三个星子环。雪线是指化合物升华或从固态转变为气态的区域。
雪线
化合物会根据其与太阳的距离（这会影响温度）在空间的不同区域升华。这些雪线可能为行星的形成提供了理想场所。
利用计算机模拟，Izidoro 和他的团队发现，在这些环内形成了星子——一个靠近太阳，位于岩石升华区域之外；另一个在水升华的区域；第三个更远，在一氧化碳升华的区域。
当来自盘外围的冰冷尘埃颗粒向内漂移，靠近与水相关的雪线时，恒星的热量会汽化冰。“升华可以产生一个压力隆起，让尘埃颗粒积聚，”Izidoro 说。
在他们的模拟中，类地行星（水星、金星、地球和火星）主要由硅酸盐尘埃颗粒在内环形成。与此同时，气态巨行星在中间环形成。最外环位于天王星当前轨道之外。
我们太阳系原行星盘中这些可能的环之所以混合很少，是因为只有很少的小石子会漂移到雪线以内。Izidoro 说，这解释了陨石成分的多样性以及四颗内行星质量较低的原因。
星盘发现
利用位于智利的阿塔卡马大型毫米波阵列（ALMA）望远镜，包括 van der Marel 在内的研究人员能够观测到原行星盘内的尘埃陷阱。“我们已经看到了各种有趣的结构，包括环、缝隙、螺旋臂等，”她说。
詹姆斯·韦伯太空望远镜也将观测更多原行星盘，包括位于类地行星形成区域的星盘内部的尘埃颗粒。
Izidoro 表示，我们太阳系的原行星盘是断开的，很少有物质漂移过水雪线。然而，有些行星系统在靠近恒星的地方有非常大的岩石行星，被称为“超级地球”，这表明有大量的尘埃向内漂移得更远。
一项可能有助于解答的重大问题是：观测到的星盘结构是行星形成的前体还是结果。Van der Marel 说，在 ALMA 望远镜出现之前，科学家普遍认为气态巨行星形成于水雪线之外，岩石行星形成于水雪线之内。“有很多迹象表明，外盘的尘埃小石子被困在压力隆起处，而最终进入内盘的东西取决于这些尘埃陷阱位于何处以及有多少，”她说。
