研究:木星最初几百万年的详细演变时间线

文章作者:bianji3 | 2018-08-30
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   木星(Jupiter)是太阳系八大行星中体积最大、自转最快的行星,从内向外的第五颗行星。它的质量为太阳的千分之一,是太阳系中其它七大行星质量总和的2.5倍。木星与土星、天王星、海王星皆属气体行星,因此四者又合称类木行星(木星和土星合称气态巨行星)。

  作为一枚气态巨行星,木星(Jupiter)绝对是太阳系中一个独特的存在。当前的它处于“岁月静好”的阶段,但科学家们一直很难想象,它又经历过哪些“成长的烦恼”。 近日,《自然:天文学》上发表的一项新研究表明:在变得相对温和之前,木星曾耗费了数百上千万年的时间。这支研究团队,给出了木星最初几百万年的详细演变时间线。

  科学家们使用了随着时间推移而积累的陨石数据,暗示木星长期以来一直在为靠近太阳运行的行星发挥“守门员”的作用。

  当行星达到地球的 20~50 倍时,就会崩裂成盘旋于太阳系的大块尘埃和碎片。通过研究陨石,研究人员可以确定这种崩裂的发生时间,发现它有效地将太阳系分成了几个部分。

研究配图 - 1:达到 50 M⊕ 芯质量所需的时间。

  通过建立陨石活动的时间表,研究人员可以制作一些令人印象深刻的先进模型,展示我们所在的太阳系和行星的早期诞生状况。

  利用多年来收集的大量陨石信息,该团队计算了木星开始快速增长的时间,及其达到目前大小所需的时间。

研究配图 - 2:吸积率函数。

  模型显示,木星最初也只是个“婴儿”,这点对所有行星都是共通的,没啥好惊讶的。不过数据还表明,木星在最初的几百万年里变化得非常缓慢。

  论文一作 Yann Alibert 解释到 —— 在第一阶段,岩石为其带来了质量;在第二阶段,该行星也增加了一点质量,但更重要的是,它们带来了能量。

研究配图 - 3:星子模型成长的三个阶段。

  第一阶段的增长,持续了大约一百万年的时间,为其奠定了坚实的核心基础。 接下来的两百万年,木星的增长速度较慢,但高能量的影响,为潜在的天然气巨行星带来了难以置信的热量。

  在三百万年的时间里,这颗行星的大小只有地球的 50 倍,但此后事情开始加速。

  随后的数百万年,木星开始急剧增长,因为它开始吸收越来越多的‘气体和气球’,最终膨胀到了当前超过 300 个地球的大小。

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