科學(xué)家發(fā)現(xiàn),木星的大小是現(xiàn)在的兩倍

木星已經(jīng)是太陽(yáng)系的大 kahuna,是一顆質(zhì)量比其他所有行星總和還要大 2.5 倍的行星的絕對(duì)單位。

那么,準(zhǔn)備好讓您大吃一驚——太陽(yáng)系最大的行星曾經(jīng)更大。加州理工學(xué)院的天文學(xué)家康斯坦丁·巴蒂金(Konstantin Batygin)和密歇根大學(xué)的弗雷德·亞當(dāng)斯(Fred Adams)說(shuō),新的計(jì)算表明,早期木星的體積可能高達(dá)今天的2.5倍。

根據(jù)他們對(duì)木星其中兩顆衛(wèi)星的研究,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),在太陽(yáng)系中形成第一批固體物質(zhì)后僅 380 萬(wàn)年,木星的體積是現(xiàn)在的 2 到 2.5 倍,并且具有明顯更強(qiáng)大的磁場(chǎng)。

這一發(fā)現(xiàn)支持了巨大氣體籠罩世界的自下而上的行星形成方法。

顯示磁力線(xiàn)的木星插圖。(K. 巴蒂金)

“我們的最終目標(biāo)是了解我們來(lái)自哪里,確定行星形成的早期階段對(duì)于解開(kāi)謎題至關(guān)重要?!?a>Batygin 說(shuō).“這使我們更接近于了解木星和整個(gè)太陽(yáng)系是如何形成的。”

我們相信,像,金星、Earth 和火星,自下而上形成,逐漸積累的塵埃和巖石,最終構(gòu)建出一個(gè)完整的世界,擁有差異化的核心和一切。這被稱(chēng)為核心吸積。

人們認(rèn)為氣態(tài)巨行星的起始方式相同,但一旦它們達(dá)到一定的質(zhì)量,大約地球質(zhì)量的 10 倍,它們有足夠的引力來(lái)保持大量的氣體包層,并開(kāi)始積累它。這個(gè)過(guò)程被認(rèn)為發(fā)生在外太陽(yáng)系中,因?yàn)榭拷?yáng)的地方?jīng)]有足夠的物質(zhì)來(lái)積累大的核心。

由于木星的形成和演化被認(rèn)為在太陽(yáng)系結(jié)構(gòu)的形成和演化中發(fā)揮了關(guān)鍵作用,因此行星科學(xué)家對(duì)它如何誕生和如何生長(zhǎng)的細(xì)節(jié)非常感興趣。不過(guò),既然我們不能只是倒帶太陽(yáng)系,我們就需要看看現(xiàn)在發(fā)生的事情,試圖重建過(guò)去。

通常,這涉及使用從整個(gè)銀河系的行星系統(tǒng)(包括我們自己的)觀測(cè)中收集的行星形成標(biāo)準(zhǔn)模型,并根據(jù)這些觀測(cè)結(jié)果構(gòu)建模型。然而,這些模型涉及大量的猜測(cè)和連接點(diǎn),因此往往會(huì)留下很大的不確定性。

木星和它那顆小小的土豆衛(wèi)星 Amalthea。(美國(guó)宇航局/噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室-加州理工學(xué)院/SwRI/MSSS)

巴蒂金和亞當(dāng)斯采取了不同的方法:他們研究了阿瑪爾忒亞和底比的軌道運(yùn)動(dòng),這兩顆小衛(wèi)星的軌道離木衛(wèi)一很近,甚至比木衛(wèi)一的軌道還要近。這些小衛(wèi)星的軌道相對(duì)于木星的赤道傾斜。

這些傾斜,以前的工作表明)可用于回溯這些小衛(wèi)星的軌道歷史。巴蒂金和亞當(dāng)斯利用那段軌道歷史重建了木星的早期演化。

“令人驚訝的是,即使在 45 億年之后,”亞當(dāng)斯 說(shuō),“還有足夠多的線(xiàn)索讓我們重建木星在誕生之初的物理狀態(tài)。

他們的結(jié)果表明,木星在太陽(yáng)系歷史的早期有一段快速、強(qiáng)烈的增長(zhǎng)時(shí)期。在第一批固體出現(xiàn)僅 380 萬(wàn)年后,木星的體積至少是現(xiàn)在體積的兩倍。

此外,它的磁場(chǎng)比現(xiàn)在高 50 倍,促進(jìn)了從物質(zhì)盤(pán)送入行星的吸積率約為每百萬(wàn)年 1.2 到 2.4 個(gè)木星質(zhì)量。這個(gè)快速增長(zhǎng)階段發(fā)展了地球,并使其走上了成為我們今天看到的木星的道路。

Amalthea 和 Thebe 確實(shí)都非常小。(美國(guó)宇航局/噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室/康奈爾大學(xué))

當(dāng)木星周?chē)奈镔|(zhì)最終消散時(shí),行星本身在自身引力下收縮、減小其音量并提高其旋轉(zhuǎn)速度。木星繼續(xù)縮小直到今天,隨著它的表面和內(nèi)部溫度下降,壓縮和加熱它的核心,從而失去能量,盡管這以非常緩慢的速度發(fā)生。

即使體積更大,木星的質(zhì)量也從未接近到足以達(dá)到恒星地位的程度。它需要至少是其當(dāng)前質(zhì)量的 85 倍能夠點(diǎn)燃核心氫聚變,這是 All Stars 的一個(gè)決定性特征。

該團(tuán)隊(duì)的工作為我們提供了一個(gè)了解木星及其在太陽(yáng)系中的作用的新工具,人們認(rèn)為它在太陽(yáng)系中發(fā)揮了穩(wěn)定的關(guān)鍵部分行星足夠多,以至于地球上可能會(huì)出現(xiàn)生命。

“我們?cè)谶@里建立的是一個(gè)有價(jià)值的基準(zhǔn),”Batygin 說(shuō).“我們可以更自信地重建太陽(yáng)系的演化。”

該研究已發(fā)表在自然天文學(xué).

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