一颗幼年行星可能撞击过年轻木星

天文学家认为,木星的行星核区似乎是偏离中心的,一种可以解释该现象的理论认为木星核区的偏离可能是早期另一个巨大天体的撞击导致的,这个天体的质量可能是地球质量的十倍。

图解:哈伯太空望远镜的WFC3相机于2014年所拍摄到木星的真实色彩影像,可清楚看见木星南半球的大红斑

在太阳系早期历史中,一次天体撞击并不是一件稀奇事;毕竟科学家猜测地球自己的卫星——月球也是诞生于一次巨大的撞击事件的。这样一个相似的撞击事件可能可以为木星内核的一些出人意料的特征提供解释,例如木星行星核区密度低但是重元素丰度很高。

图解:这幅模型剖面图显示木星内部的构造,液态金属氢覆盖着内部深处的岩石核心

NASA的Jupiter-orbiting Juno Mission能够为科学家足够详细地记录行星的重力场来探索和发现气态巨行星内部的样子。相比于拥有一个物质非常密集的核心(四周物质相对没有那么密集),木星的行星核区似乎是更加散开的,但是却包含很多重元素。

图解:木星的大小比太阳小一个数量级(×0.10045),但仍比地球大一个数量级(×10.9733),大红斑大约有二到三个地球大(数量级相同)

美国、中国、日本和瑞士的科学家都想要知道这样一个行星是如何变成上述情况的——这与刊登在Nature上文章中大多数行星形成模型相悖。但是有一个解释这个结果的相应猜想:在木星形成的早期有过一次巨大的撞击。

太阳系诞生于围绕太阳的一个尘埃盘,尘埃盘中的物质合并形成了行星和其他天体。在这期间,一个类似木星的行星迅速形成,并且(在宇宙学时间尺度上)相当迅速地将重力作用在周围行星上,结果可能附近一个更小的原行星和木星发生了撞击——并且研究者关于木星形成的模型加上撞击确实预测了形成一个他们眼中木星样子的行星的条件。

图解:艺术家关于与木星碰撞的概念。

论文里说,这次撞击并不是一次偏斜的侧击(只会让木星慢慢吞食部分质量);因为这不会产生足够用来破坏木星行星核区的激波。假想天体可能迎面直接撞进木星。

这当然是一个挑战常规的猜想。“我们有很好的证据表明行星撞击形成了如今的太阳系(月球的形成,许多水星岩石的脱离,以及可能导致天王星偏倒一侧旋转),”Jonathan Fortney,加州大学行星科学家(Santa Cruz并未参加这项研究),在一封电子邮件里告诉Giamodo。“这个想法在很大程度上保持着相同的精神,尽管在大小和规模上大大增加。设想一下类似天文学和海王星一样的天体一头扎进木星里面。”

但这只是一个猜想。“我还并没有相信行星撞击就是这个问题的正确答案,”Fortney说到,“但是我们可以将其列入未来将要详细探索的有趣的解释的名单里。”并且Yamila Miguel,荷兰Leiden天文台的助理教授告诉我们,持续设想当时场景对于解释行星奇怪的内部结构来说是很重要的。

所以,尽管一次巨大猛烈地撞击并非一件确定事件,但是思考这件事情一定是非常有趣的。

相关天文知识

木星是距离太阳第五近并且是太阳系中最大的行星。它是一个质量为太阳千分之一的气态巨行星,但这已经是太阳系内其他行星质量总和的2.5倍。从古代开始天文学家就已经了解了木星。它是以罗马神话中的神Jupiter(宙斯)的名字命名。从地球上看,木星反射的太阳光是足够明亮的来投射光影,并且平均上来说是天空中第三亮的天体,仅次于月球和金星。一颗幼年行星可能撞击过年轻木星

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