太阳系诞生于大约45亿年前，是由一团尘埃和气体云在自身引力作用下坍缩形成的，然而，天文学家至今都没有完全搞清楚太阳系诞生初期的细节。《自然》杂志近日发表的一项研究显示，荷兰莱顿大学和美国普渡大学的研究人员首次观测到一个“婴儿行星系统”，其特征与太阳系诞生初期非常相似。那么，这次重大天文发现有什么特殊之处？人们为何要不间断地探索新的“太阳系”？目击“太阳系”的起点时刻将给现有行星科学的理论框架和发展带来什么？我们请中国科普作家协会会员雷淼聊聊这个话题。

图左为阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列拍摄的原恒星HOPS-315，图右为一氧化硅在HOPS-315周围凝结成硅酸盐颗粒（示意图）供图：视觉中国

首次捕获行星系的“起点时刻”

璀璨夺目的猎户座有个巨大的星际结构，叫作“猎户座分子云复合体”，为广大天文学家所钟爱，许多著名的星云，如猎户座大星云、马头星云、火焰星云等都是它的成员。在天空中，猎户座分子云复合体就像一个恒星“产房”，无数恒星在其中争先恐后地形成。

在猎户座分子云复合体内的M78星云一隅，有一颗编号为HOPS-315的Ⅰ类原恒星（恒星形成初期），距离地球约1370光年，是这次重大天文发现的主角。对于研究恒星演化的人来说，这颗星的位置和姿态都比较理想，它没有被厚厚的气体、尘埃包裹，可以从地球直接看到，并且其自转轴和地球视线呈40°夹角，所以看起来相当“立体”，可以呈现非常全面的信息。

作为Ⅰ类原恒星，HOPS-315中心的核聚变尚未启动，还不能发出可见光，但是已经足够热，可以从微米级的红外波段和毫米级的射电波段来观测它。2023年3月和9月，韦布空间望远镜（JWST）分别从中红外（波长5-28微米）和近红外（波长0.6-5微米）两个波段观测，取得了这颗星在红外波段的光谱。研究团队分析光谱数据后惊讶地发现，吸收谱线（体现低温物质）中除了原恒星附近常见的冰、水蒸气、一氧化碳、二氧化碳之外，还同时存在气态的一氧化硅与富含一氧化硅的硅酸盐结晶固体，尤其是硅酸盐结晶的含量十分不同寻常。

由于韦布空间望远镜无法看得更精细，所以研究团队求助了位于智利的阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（简称ALMA）。组成这个射电望远镜阵的多个大天线能够在沙漠中到处移动，天线之间的最远距离（基线长度）可以等效为一个巨大望远镜的口径（口径越大，分辨率越高）。

观测结果让天文学家确定：他们首次精准捕获到太阳系外一个新生行星系统形成的“起点时刻”。观察这个原行星系，等同于直接观察太阳系的婴儿时代，意义非凡。

新发现有望一窥太阳系演变

过去，科学家能够拿到有关太阳系起源的最直接证据是陨石和小行星样品，而对HOPS-315的新发现，是首次在天上观测到原行星盘中固态颗粒成形的过程，有力地验证了太阳星云盘模型。因此，观察这个原行星系，等同于直接观察太阳系自身的演变历史，意义十分重大。

未来对HOPS-315系统跟踪观测，科学家有望深入了解它的结构、温度、物质分布与交换过程，验证或修订行星系统形成理论，揭示行星形成的初始条件，以及预测行星系统后续的发展过程。此外，对地面陨石及太阳系小行星的取样探测已经明确，有机物在太阳系小天体中广泛存在，它们来自何方？是何时进入原行星盘、何时融入小天体的？对地球上生命的萌生起到了什么作用？这些问题都可能从未来的观测中找到线索或答案。