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  • 地球百般琢磨,费尽心思,只为探明木星的“心”

    一个地址物理学家模拟了木星内部的情景,他把每个氢原子和氦原子的都计算在内,推断出木星应该有一个实际比以前估算的两倍还大的岩质内核。“根据我们的模拟实验,我们得出在木星的中间有一个巨大的岩质物体,且周围包裹着这颗行星内仅有的内核。”加州伯克利大学的伯克哈德·米里茨(Burkhard Militzer)说到。“这项模拟得到的结果与以往其他模拟都十分不同。以往的预测基本都表明木星内部有个很小的内核,或者干脆没有内核,并且大气层中充斥着混合冰。”

    地球百般琢磨,费尽心思,只为探明木星的“心”

    米里茨提到,通过用目前已知的木星质量、半径、表面温度、重力和赤道隆起,与这个模型进行比对,我们推测出木星有一个像地球一样的内核,并且质量相当于地球的14到18倍,同时也是1/12的木星质量。以前的模型模拟出来的结果显示木星的内核大概只有7倍地球的质量,或者压根儿就没有内核。

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    模型显示,木星内核是由层层叠叠的金属、岩石、甲烷冰、氨和水构成的,大气里面充斥着氢和氦。和地球的内核差不多,木星的岩质内核中心大概也是个铁和镊构成的金属球体。

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    他说,“基本上可以说木星的内部和土星差不多,内核都像个天王星或者海王星一样。”天王星和海王星都有个别称“大冰球”,因为两者都是由氢冰和氦冰包裹着各自的岩质内核,但是都没有像包裹着木星或者土星一样的气体。

    (上面)新模型表明甲烷、水、以及氨冰包裹着一个巨大的岩质内核,其外部的大气占据了木星95%的质量,并且在大气中几乎没有冰的存在。(下面)此前的模型推测木星内核占有木星一半的大小,大气中还充斥着冰。(伯克哈德·米里茨/ 加州伯克利大学)

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    来自亚利桑那大学的威廉·B·哈伯德,同时也是伯克哈德的合著者,说:“那个老模型我们从十九年前用到现在,而伯克哈德的新模型排除了老模型中存在的许多不确定因素。”“新的热力学模型从物理角度更精确地描述了木星内部的情况”

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    通过巨大的岩质内核,人们可以推测出像木星那样45亿年前形成的的气体星球,起初都是由岩石互相挤压碰撞形成内核,然后吸引大量氢、氦气体来构成大气层的。

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    “根据内核吸积模型来看,在行星状星云冷却后,星子在失控效应的作用下碰撞并聚合在一起,从而形成了行星内核。”米里茨说,“如果这个模型展示的的是正确的,那么就可以推测出行星们都有一颗巨大的内核。这刚好照应了模拟实验的结果。让一颗小小的内核来聚集成一颗行星可并非易事。”

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    为了对照木星的重力,米尔茨的模拟实验推测出木星内部不同的位置在以不同的速度旋转。 木星的内部可以看作是一组同心圆柱体围绕着中心轴旋转,最外层的圆柱,也就是木星的赤道地区,比内部的圆柱转的快。这刚好就是太阳的旋转方式,米里茨说。

    研究者们说,他们的数据和伽利略号宇宙飞船带回来的数据完全相符。伽利略宇宙飞船在1995年到2003年间都围绕着木星工作。

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    米里茨计划用这个新的模型去模拟其他行星的内部情况,并且也打算通过此方式对太阳系外行星也进行研究。NASA今后的朱诺任务将会验证米里茨的假说是否准确。朱诺任务在2011年启动,并且在2016年会沿木星轨道测量其磁场和重力。

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    内部结构

    人们预测木星内部应该存在着一个密度很大的内核,以及很多混合的元素,就是环绕着内核的一层液态金属氢和一些氦。并且最外层应该主要是由氢分子构成的。但是在这些基础的猜测之外,仍然还存在着巨大的不确定性。我们总是说岩质内核岩质内核,但是谁也不清楚这个“岩质”具体是由什么构成的,也不知道那些材料在中心位置的温度和压强下表现出来的特性(见下方)。

    地球百般琢磨,费尽心思,只为探明木星的“心”

    1997年,通过对木星重力的测量,得出其中心可能存在一个内核,并且内核的大小大概在12到45倍地球质量,或者差不多占4%到14%的木星总质量。行星形成模型显示,至少木星的部分历史中确实存在一个内核,这个内核得是岩质内核或者冰质内核,才能足以从原太阳系星云中聚集大量的氢和氦。如果这个内核确实存在,那么它应该在液态金属氢的对流与融化的内核相混合的时候就缩小了,并且它的内容物会被带到木星内部靠外的地方。这个内核现在有可能已经消失殆尽了,但是也不确定,因为现在重力测量也并不能精确到排除掉内核消失的可能性。

    作者: universetoday

    FY: 不可解的百云酱

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