新的研究表明,为什么太阳系中最大的行星木星,在早期形成后的增长爆发期等待了大约两百万年。
一个由瑞士研究人员领导的团队发现,在这段时间里,公里大小的世界撞击了这颗巨行星,产生了高能量区域。这种轰击使得气体分子难以积聚,迫使行星生长得更慢。
太阳系大约有 45 亿年的历史,而关于行星的一种流行的形成理论认为,行星是由环绕年轻太阳的气体和尘埃云形成的。随着时间的推移,气体和尘埃凝结成小世界,逐渐相互吸积,形成了行星。[我们的太阳系:行星照片之旅]
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然而,木星的历史更为复杂。瑞士伯尔尼大学的天体物理学家、研究主要作者 Yann Alibert 在一份声明中表示,有趣的是,较小的天体帮助木星积累了质量,而较大的天体撞击行星反而为行星增加了能量,而不是质量。
Alibert 说,木星在形成的最初一百万年中通过聚集厘米大小的卵石迅速增长,质量增长到地球的 20 倍。
然而,在接下来的 200 万年中,这颗行星吸收了更大的、公里大小的小天体,这些小天体被称为星子。由于这些星子更大,它们以更大的能量撞击行星并释放出更多的热量,减缓了木星的形成速度。因此,到木星 300 万岁时,它的质量是地球的 50 倍——增长速度明显放缓。
新的研究发现,在那之后,通过失控的气体吸积,这颗行星迅速膨胀到今天的比例,是地球质量的 300 多倍。
伯尔尼大学表示,这项新数据与另一组研究人员从陨石成分观测中收集到的一组独立结果相符,该结果发表在去年的《美国国家科学院院刊》上。较早的研究由德国明斯特大学和加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究员托马斯·克鲁耶领导。
克鲁耶的团队发现,研究的陨石似乎来自我们太阳系中的两个“储层”,这两个储层被分隔为太阳系内区和外区,大约在太阳系形成后 100 万年开始。研究人员说,木星的引力是外太阳系的物质(木星和气体巨星位于那里)无法与内太阳系(地球和其他岩石行星今天在那里绕轨道运行)相互作用的原因。
较早的研究也表明木星的增长有所延迟,但伯尔尼大学的团队对信息进行了更详细的建模,以找出原因。同样的增长延迟可能也发生在天王星和海王星上,但需要更多的研究来证实这一假设。
一篇基于这项新研究的论文于今天(8 月 27 日)发表在《自然·天文学》杂志上。
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