該數據模型展示的木星形成過程的三個階段。
木星的赤道直徑約為14.3萬千米，是太陽系中最大的行星，其質量是地球的300倍。幾十年來，像木星這樣的巨型行星的形成機制一直是天文學界熱議的話題。據《自然·天文學》（Nature Astronomy）雜誌8月27日刊發的一篇研究論文稱，來自瑞士伯爾尼大學（Universität Bern, Bern）和瑞士蘇黎世大學（Universität Zürich）聯合組建的瑞士國家研究能力中心（NCCR）旗下的行星研究所（PlantS）以及蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zürich）的天體物理學家們聯手破解了關於木星是如何形成的這一謎題，並通過數據模型還原了木星的形成過程。
在此之前從隕石中收集的數據表明，這顆巨行星的成形過程曾被拖延了200萬年。對於這一結論，研究人員在該項最新研究中得出的一種解釋是：木星在與直徑達數千米的岩石相互碰撞後產生的高能量，導致了木星在這個階段就幾乎不可能發生任何氣體吸積效應，因此那時的木星只能緩慢地增大其體積。
朱諾探測器拍攝到的木星南半球。
蘇黎世大學博士後茱莉亞·文圖裡尼（Julia Venturini）解釋道：“我們可以證明，木星曾經歷了若干各不相同的獨特生長階段。”行星研究所的科學官、該論文的第一作者揚恩·阿利伯特（Yann Alibert）補充道：“特別有趣的是，給木星增加質量和能量的並不是同一類天體。”首先，木星的行星胚胎在最初的100萬年裡迅速地吸積了無數直徑只有幾釐米的星際卵石，並迅速地集結形成了其核心。在接下來的200萬年裡，木星通過吸積更大的、直徑達為數千米的岩石——被稱為小行星體或星子（planetesimal）——繼續以較慢的速度增大。這些岩石攜帶著巨大的能量撞擊木星後，釋放了大量熱量。阿利伯特指出：“在第一個階段，星際卵石給木星帶來了質量；在第二個階段，星子也為木星增加了一些質量，但更重要的是，它們帶來了能量。”300萬年後，木星已經成長為相當於50個地球質量的天體。第三個階段，木星主要以吸積逃逸的氣體為主，最終形成了一個質量超過地球質量300倍的氣態巨行星。
卡西尼探測器拍攝到的木星圖像。
該研究中，這一木星誕生成長的新模型與去年美國一次天文學大會上公佈的新隕石數據相吻合。文圖裡尼回憶道:“木星的質量怎麼可能在200萬年這麼長的時間裡從20倍地球大小增加到50倍？這個過程似乎太長了，而這也就是當初激發我們進行該項研究的疑問。”研究人員相信，這一研究成果為解決天王星、海王星以及其他太陽系外行星的形成提供了關鍵的破解線索。
編譯：Jonathan 審稿：三水 責編：程建蘭
期刊來源：《自然·天文學》（Nature Astronomy）
原文鏈接：https://phys.org/news/2018-08-jupiter-growth-disorders.html
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