新的研究表明,為什麼太陽系中最大的行星木星,在早期形成後的增長爆發期等待了大約兩百萬年。
一個由瑞士研究人員領導的團隊發現,在這段時間裡,公里大小的世界撞擊了這顆巨行星,產生了高能量區域。這種轟擊使得氣體分子難以積聚,迫使行星生長得更慢。
太陽系大約有 45 億年的歷史,而關於行星的一種流行的形成理論認為,行星是由環繞年輕太陽的氣體和塵埃雲形成的。隨著時間的推移,氣體和塵埃凝結成小世界,逐漸相互吸積,形成了行星。[我們的太陽系:行星照片之旅]
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然而,木星的歷史更為複雜。瑞士伯爾尼大學的天體物理學家、研究主要作者 Yann Alibert 在一份宣告中表示,有趣的是,較小的天體幫助木星積累了質量,而較大的天體撞擊行星反而為行星增加了能量,而不是質量。
Alibert 說,木星在形成的最初一百萬年中透過聚集釐米大小的卵石迅速增長,質量增長到地球的 20 倍。
然而,在接下來的 200 萬年中,這顆行星吸收了更大的、公里大小的小天體,這些小天體被稱為星子。由於這些星子更大,它們以更大的能量撞擊行星並釋放出更多的熱量,減緩了木星的形成速度。因此,到木星 300 萬歲時,它的質量是地球的 50 倍——增長速度明顯放緩。
新的研究發現,在那之後,透過失控的氣體吸積,這顆行星迅速膨脹到今天的比例,是地球質量的 300 多倍。
伯爾尼大學表示,這項新資料與另一組研究人員從隕石成分觀測中收集到的一組獨立結果相符,該結果發表在去年的《美國國家科學院院刊》上。較早的研究由德國明斯特大學和加利福尼亞州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的研究員托馬斯·克魯耶領導。
克魯耶的團隊發現,研究的隕石似乎來自我們太陽系中的兩個“儲層”,這兩個儲層被分隔為太陽系內區和外區,大約在太陽系形成後 100 萬年開始。研究人員說,木星的引力是外太陽系的物質(木星和氣體巨星位於那裡)無法與內太陽系(地球和其他岩石行星今天在那裡繞軌道執行)相互作用的原因。
較早的研究也表明木星的增長有所延遲,但伯爾尼大學的團隊對資訊進行了更詳細的建模,以找出原因。同樣的增長延遲可能也發生在天王星和海王星上,但需要更多的研究來證實這一假設。
一篇基於這項新研究的論文於今天(8 月 27 日)發表在《自然·天文學》雜誌上。
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