科学家们长期以来一直对太阳系行星的形成感到困惑，因为这是一个他们无法直接观察的过程。研究人员普遍认为，木星和土星是由小岩石和冰块碰撞形成的，逐渐形成称为“星子”的原行星。但现有的模型产生的星子数量远远超出预期。科学家们新的计算机模型发现了一种方式，可以仅通过收集卵石来形成这些巨大的奇观。
早期
我们的太阳系形成之初，样子截然不同。四大巨行星——木星、土星、天王星和海王星——比现在离太阳更近，相互之间的距离也更近，直到它们的相互作用将后两者抛射到更远的太空。因此，巨行星很可能形成在比现在更靠近太阳的地方。它们的岩石和冰核先形成，然后吸引气体层，使其膨胀到当前的巨大尺寸。但问题在于如何解释它们的核是如何形成的。主流理论认为，直径从几英尺到几百英里的微小团块相互吸引，逐渐形成行星核。但模型产生了远超预期的数量——数百个，而不是我们太阳系中看到的四个。
卵石问题
为了解决这个问题，一些科学家提出，也许被称为“卵石”的较小起始物质并非同时存在。在行星演化过程中，卵石先于星子出现。起初，尘埃聚集成团，小岩石与物质聚集成团，最后巨石与物质聚集成团——直到太阳系充满了直径从几米到几百公里的岩石状物体。用行星科学的行话来说，这些就是“卵石”。Michiel Lambrechts 和 Anders Johansen 的“卵石吸积理论”提出，正是这些卵石构成了木星和其他行星形成的基本成分。卵石的相互作用不仅仅是引力。由于它们嵌入在气体盘中，空气动力阻力也会影响它们的聚集方式。Lambrechts 和 Johansen 的理论考虑了这种阻力，但问题在于，根据该理论，年轻的行星增长得过快。“我必须承认，我第一次读到这个想法时非常讨厌它，”主要作者 Hal Levison 说，“我试图证明它是错误的。”但是，他和他的同事们在他的研究中，基于卵石吸积理论，该研究今天发表在《自然》杂志上。
计算
Levison 和他的同事们运行了计算机模拟，来求解 Lambrechts 和 Johansen 模型所基于的方程。在基本卵石吸积模型下模拟我们的太阳系，科学家们最终得到了大约 300 个地球质量的行星——这远远偏离了实际。但他们想知道，如果卵石不是同时从尘埃中聚集，而是以不同的速率形成，会发生什么。这样一次形成的卵石会更少，也许能促使它们聚集成更少的行星。而这正是他们所看到的。行星核开始形成，但引力相互作用迅速将许多婴儿行星分离，将较小的行星抛出气体盘。“较小的行星，变得更偏心、更倾斜，就会被散射到卵石所在的盘外。因此它们得不到物质，无法生长，”Levison 说。“只有最大的行星才留在卵石的相同位置，”这意味着它们可以继续生长。这种安排产生了与我们外太阳系令人印象深刻的准确对应。研究人员发现，他们的模拟产生了 1 到 4 个位于距离太阳 5 到 15 个天文单位之间的气态巨星，这正是这些行星如今的轨道。
更多建模
这一发现远非太阳系形成的最终定论。首先，它没有考虑到内行星。模拟内行星的形成要困难得多，因为它们形成的时间更长，所以模拟需要跨越更长的时间。内太阳系还将更多的天体挤在更小的空间里，而且这些天体在它们的轨道上运动得更快。这两种原因都意味着模拟需要比外行星模型使用更多的分辨率元素。Levison 的团队计划下一步研究在“卵石吸积”模型中内太阳系是如何形成的。如果该理论也能重现四颗内行星的形成，那么行星科学家将更接近理解行星是如何形成的——这将是计算机模拟与卵石吸积模型相互作用的胜利。
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