原行星盘诞生记：是她孕育了行星，可她又从哪里来？(9)

06 鸡生蛋还是蛋生鸡
那么，盘早期形成的初始条件能够为行星形成留下怎样的线索？行星形成始于尘埃的生长。前面提到，分子云中的沙尘暴只有细微的，小于PM2.5尺寸的尘埃颗粒。利用ALMA，人们发现即使在盘形成的极早期，尘埃已经有显著的生长，甚至可达到毫米量级[10]！这同成熟的（已褪去包层的）原行星盘已无显著区别，这也表明行星的种子在它的母体盘尚在发育时便迫不及待地生根发芽了。
如果说尘埃的显著生长让我们感到吃惊，那么ALMA的另一发现更是令人咋舌：人们在极早期（只有约20万年）的盘中发现了环状亚结构（substructure，图9），即盘的结构并不光滑，而存在小尺度的不均匀性。更多观测结果表明这不是孤例[11，12]。由于在亚毫米波段直接探测到的是尘埃的分布，这表明由于某些未知的原因，尘埃已经开始聚集。
通常，这种聚集是对气体盘发生中内禀亚结构的响应：尘埃会向盘中压强高的地方漂移。人们传统上认为盘始终是光滑的，并在此基础上构建行星形成的模型。而观测到的结果表明盘也许自诞生起就并不安分，这会跟行星形成有关吗？

图9. ALMA对原行星盘IRS63在1.3mm波段的观测结果。由于低信噪比和图像合成中的误差，此图像主要说明了盘中的环状结构，但无法判别是否还有其它更精细的结构。图片来源：参考文献[11]。
事实上，这种环状亚结构在更成熟的原行星盘中普遍存在，这也是ALMA对这一领域的革命性发现。在更成熟的盘中，其年龄都在百万年以上。人们认为这一时间尺度足以形成较大质量的行星，譬如太阳星云必须在其几百万年的寿命里形成木星（否则它将无法吸积气体包层成为巨星行）。正如大质量的行星能够清空其轨道周围的物体一样（这也是国际天文学会关于行星的定义之一），行星的引力也会通过与气体盘相互作用试图清空其轨道周围的盘中的气体。这种效应对于越大质量的行星越为有效，而人们也倾向于将观测到的这类亚结构归结于行星形成的结果，并且对个别系统也发现了行星激发亚结构的直接或间接的证据[13]。