奇客 科学家在木星发现被蚕食的小行星残骸

科学家发现木星内部充满了小行星的残骸，在扩张成为今天所见的庞然大物的过程中，这颗气态巨行星吞噬了这些小行星。这项发现来自对木星多云外层大气下化学成分的首次清晰观察。在发表在《Astronomy and Astrophysics》期刊的新研究中，研究人员利用 NASA 朱诺号太空探测器收集到的引力数据一窥木星模糊的云层。数据能绘制出巨行星核心的岩石材料，他们发现重元素的丰度之高令人吃惊。化学成分表明木星吞噬了小行星或微星以扩张自身。研究人员结合了朱诺号及其前辈伽利略号收集到的数据——大部分数据主要是朱诺号收集到的——建立了木星内部的计算机模型。朱诺号探测器在轨道的不同点位测量了木星的引力场。数据显示，木星吸积的岩石物质含有高浓度的重元素，这些元素形成了致密的固体，因此比气态大气具有更强的引力效应。研究团队绘制出行星重力的微小变化，了解岩石物质在木星内的位置。研究人员的模型显示，木星内存在的重元素的质量相当于地球质量的 11 到 30 倍（占木星总质量的 3% 到 9%），这比预期的要多得多。

新模型指出，因为卵石吸积理论无法解释如此高浓度的重元素，所以木星起源于微星吞噬。如果木星最初是由卵石形成的，那么一旦它足够大，最终开始的气体吸积过程就会立即结束岩石吸积阶段。这是因为不断增长的气体层会产生压力屏障，阻止外部卵石被拉入行星内部。这种被缩短的岩石吸积阶段可能会让木星的重金属丰度或者金属丰度远远低于研究人员计算的结果。即使在气体吸积阶段开始之后，微星也可能被木星的核心捕获；那是因为对岩石的引力会大于大气施加的压力。研究人员表示，小行星理论提出的这种岩石物质和气体的同时吸积是木星内高水平重元素的唯一解释。此项研究还得到了另一个有趣的发现：木星的内部无法很好地同高层大气融合，这与科学家此前的预期截然相反。木星内部的新模型表明，这颗行星吸收的重元素很大程度上仍然靠近其核心和低层大气。研究人员曾假设对流混合了木星的大气层，因此木星核心附近的较热气体会上升到外层大气，在冷却之后又沉降下来；按照这一假设重元素会更均匀地分布在整个大气中。然而木星的某些区域可能会有较小的对流效应，需要更多的研究确定气态巨行星大气内部到底发生了什么。这些发现也可能会改变太阳系中其他行星的起源故事。