【最新研究】科學家:木星用其翻滾的云層掩飾了一個讓人難以理解的秘密

天空之城 2022/06/11 檢舉 我要評論

以荷蘭空間研究所(SRON)和萊頓天文臺Yamila Miguel為首的一個國際天文科研團隊近日發現,木星的氣層是「異質」的。

木星的氣層并沒有如人們之前以為的那樣充分混合,而是越靠近木星中心,「金屬」(比氫和氦重的元素)含量越高。

「朱諾」探測器拍攝的木星風暴和位于風暴頂部的白色高云。NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS

研究人員之所以研究木星的「金屬」元素,是因為「金屬」元素的含量和分布,可以透露與木星形成過程有關的重要信息。木星氣層含有總量相當于11至30個地球的「金屬」元素,這些「金屬」元素占木星總質量的3-9%。

為了幫助理解,研究人員根據「朱諾」探測器提供的數據,建立了一個理論模型。「朱諾」探測器在環繞木星飛行的過程中,通過感知木星不同部分引力的差異,對木星的內部結構進行了探測。

而這一次研究的結果,主要展示了兩方面內容。一方面,研究人員發現,「星子」可能在木星的形成期扮演過某種角色。「星子」也稱「微行星」,指原行星盤內個體較大的固態物質,直徑一般在1千米左右。

根據已有認識,像木星這樣的氣體巨行星,其形成期獲取「金屬」元素的機制主要有兩個:一是吸積小塊碎屑,二是獲取個體較大的「星子」。

但由于幼年行星的質量超過一定界限,就會開始「排斥」小塊的碎屑,僅通過第一種機制,木星很難獲得今天它所擁有的這麼多「金屬」。而個體較大的「星子」排斥起來較不容易,因此可能的情形是,個體較大的「星子」在木星的形成過程中也扮演了某種角色。

另一方面內容是,研究人員發現木星氣層越靠近木星中心的部分,其「金屬」的含量就越高。也就是說,木星氣層的「金屬」元素含量由內向外呈梯度式下降。

這一發現與許多人之前的認識不同。

木星擁有一個對流非常活躍的氣層。木星被稱為「風暴的花園」。它有太陽系規模最大、壽命最長的風暴——「大紅斑」,以及許多大大小小、形形色色的氣旋、反氣旋和氣流。鑒于此,很多人以為,木星的氣層已經充分混合。也就是說,它應該是「均質」的。無論在其氣層的哪個部分,各種元素在總體上應該是均勻分布的。

但是這一次數據告訴我們,情況并不是這樣。而這又是為什麼呢?

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