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木星重金属为何如此分散?新模型显示曾被巨大行星撞击过

木星重金属为何如此分散?新模型显示曾被巨大行星撞击过
2019年12月07日 02:47 新浪网 作者 科学清流

  美国宇航局的朱诺号太空船此前已经向地面传回了很多优秀的照片,让我们惊叹于木星的宏伟壮观。但朱诺号并不仅仅只是穿梭于宇宙的狗仔,更是一个功能齐全的宇宙实验室,利用更重精密的仪器来探测这个庞大的行星。近日科学家在对木星的引力场进行精确测量后,发现这颗行星的核心并不像预期的那样密集。

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  现在一些科学家提供了一个近乎世界末日的假设理论:一个质量地球高10倍、接近于天王星的“行星胚胎”(Planetary Embryos) 可能会撞击太阳系中的最大行星--木星,并扰乱它的核心。这并不是上周被业余天文爱好者捕捉到的撞击木星对象,而是发生在遥远的过去,探究木星是如何形成的。

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  本周三发表在《自然》杂志上的这项研究,详细介绍了一些模拟结果,证明行星胚胎的撞击如何导致我们现在在木星上看到的重金属分布不均匀情况。星主要由氢气和氦气组成,它们在致密核心周围移动。科学家们原本认为重金属应该靠近密集的核心,但是朱诺号的探测结果显示非常分散。

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  中国中山大学物理与天文学院副教授、这篇论文的主要作者刘尚飞(Shangfei Liu)表示:“基于朱诺号收集的数据,对木星内部建模表明,木星的模糊核心几乎延伸到半径,这是人们从未想象过的。”

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  怎么会发生这种情况?研究小组的模拟表明,年轻的木星在形成时期遭受了巨大的冲击,这导致了这种奇怪的,意想不到的分布。虽然碰撞听起来很猛烈,但几乎就像年轻的木星吞噬了行星胚胎一样。

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  刘解释道:“行星胚胎是一个仍然形成的原恒星,主要由来自太阳星云的岩石和冰构成。”模拟结果表明,原恒星的核心必须与木星的核心发生碰撞才能抛出重元素并将它们混合在整个行星结构中。模型显示,这种影响将导致美国国家航空航天局朱诺号发现的内部结构和重元素分布。

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  这些模型还解释了许多易于发现的系外行星中出现的一些现象,即位于我们太阳系外的行星。许多被称为“热木星”的行星都是超密集的,堆积着重元素,轨道非常接近它们的恒星。它们也容易产生巨大的影响。研究人员建议他们的模型可以解释为什么这些热木星中有如此多的重金属,因为它们会在行星胚胎形成时被粉碎。

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  刘表示:“此前已经有研究使用卡西尼的数据来模拟土星的内部,不过朱诺号的目的是测量木星的重力场,因此数据更好,模型更可靠。土星的内部空间绝对值得一看。”

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  朱诺号自2016年以来一直在绕木星运行,最近将其任务延长至2022年,因此我们可以期待更多的启示和信息。

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