该数据模型展示的木星形成过程的三个阶段。
木星的赤道直径约为14.3万千米，是太阳系中最大的行星，其质量是地球的300倍。几十年来，像木星这样的巨型行星的形成机制一直是天文学界热议的话题。据《自然·天文学》（Nature Astronomy）杂志8月27日刊发的一篇研究论文称，来自瑞士伯尔尼大学（Universität Bern, Bern）和瑞士苏黎世大学（Universität Zürich）联合组建的瑞士国家研究能力中心（NCCR）旗下的行星研究所（PlantS）以及苏黎世联邦理工学院（ETH Zürich）的天体物理学家们联手破解了关于木星是如何形成的这一谜题，并通过数据模型还原了木星的形成过程。
在此之前从陨石中收集的数据表明，这颗巨行星的成形过程曾被拖延了200万年。对于这一结论，研究人员在该项最新研究中得出的一种解释是：木星在与直径达数千米的岩石相互碰撞后产生的高能量，导致了木星在这个阶段就几乎不可能发生任何气体吸积效应，因此那时的木星只能缓慢地增大其体积。
朱诺探测器拍摄到的木星南半球。
苏黎世大学博士后茱莉亚·文图里尼（Julia Venturini）解释道：“我们可以证明，木星曾经历了若干各不相同的独特生长阶段。”行星研究所的科学官、该论文的第一作者扬恩·阿利伯特（Yann Alibert）补充道：“特别有趣的是，给木星增加质量和能量的并不是同一类天体。”首先，木星的行星胚胎在最初的100万年里迅速地吸积了无数直径只有几厘米的星际卵石，并迅速地集结形成了其核心。在接下来的200万年里，木星通过吸积更大的、直径达为数千米的岩石——被称为小行星体或星子（planetesimal）——继续以较慢的速度增大。这些岩石携带着巨大的能量撞击木星后，释放了大量热量。阿利伯特指出：“在第一个阶段，星际卵石给木星带来了质量；在第二个阶段，星子也为木星增加了一些质量，但更重要的是，它们带来了能量。”300万年后，木星已经成长为相当于50个地球质量的天体。第三个阶段，木星主要以吸积逃逸的气体为主，最终形成了一个质量超过地球质量300倍的气态巨行星。
卡西尼探测器拍摄到的木星图像。
该研究中，这一木星诞生成长的新模型与去年美国一次天文学大会上公布的新陨石数据相吻合。文图里尼回忆道:“木星的质量怎么可能在200万年这么长的时间里从20倍地球大小增加到50倍？这个过程似乎太长了，而这也就是当初激发我们进行该项研究的疑问。”研究人员相信，这一研究成果为解决天王星、海王星以及其他太阳系外行星的形成提供了关键的破解线索。
编译：Jonathan 审稿：三水 责编：程建兰
期刊来源：《自然·天文学》（Nature Astronomy）
原文链接：https://phys.org/news/2018-08-jupiter-growth-disorders.html
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