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是否存在?是否实心?你对木星地核的认知可能要推翻

 天文在线 2023-04-08 发布于云南

木星可能没有一个实心的地核。它的地核中含有一些岩石和金属氢。科学家不能百分百确定行星深处是否有实心,但是,根据与地球相较的引力测量,最佳的合理猜想是它没有实心核。基于这些测量,他们觉得木星的地核像是一锅粘稠,特别烫的汤。

比起其他感想,木星的构成给人带来的更多是神秘。公认的理论认为,它是由多种元素混合而成的致密核。其地核被认为由一层液态金属氢和氦包围,外层则以分子氢为主。地核则被普遍猜测是岩石。直到1997年,地核的存在才被理论化。通过对引力的测量表明木星质量约为地球质量的12至45倍,因此拟定的岩心约占行星总质量的3–15%。

行星地核的存在遵循公认的行星形成理论。基于这一理论,为了从早期的太阳星云中捕获如此高比例的气体,木星应该不得不形成一个质量足够大的岩石或冰的地核。科学家承认,鉴于高热量与同样滚烫的热液态金属氢混杂着熔化的地核,将其带到行星内部的更高高度,此时的木星可能缺少核。

稠密的熔融金属氢层延伸到了行星半径78%。在金属氢层的上方是大气层内部的氢。此处的氢处于无法明显区分液相和气相的温度,即超临界流体状态。朝向地核,温度和压力稳步上升。在氢变成金属的这一区域,温度被认为高达10,000 K,压力为200GPa。科学家估计核心边界的温度为36,000 K,压力为3,000至4,500 Gpa。

由于对木星地核的组成乃至是否存在都知之甚少,JUNO航天任务于2011年8月启动。它将于2016年到达木星轨道。

本次任务旨在于环绕木星飞行一周,清除包裹着木星和整个木星系统的一些谜团。

我们为《今日宇宙》撰写了几篇有关行星地核的文章。

这是一篇有关地球地核的文章,还有一篇关于水星地核的文章。

如果您想了解有关木星的更多信息,请查看哈勃网站与木星有关的新闻稿,这是NASA太阳系探索指南有关木星的链接。

木星被认为是由一个各种元素混合而成的致密核,再包裹一层液态金属氢和一些氦,和主要是分子氢的外层组成。除了这个基本轮廓外,其他的仍然存在很大的不确定性。岩心通常被描述为岩石,但是其详细组成以及在如此深度的温度和压力下材料的特性都依旧是未知的(参见下文)。

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

1997年,通过对引力的测量表明存在核,表明其质量是地球的12至45倍,约占木星总质量的4%–14%。根据行星形成模型,在木星历史中至少有一段时间存在过地核。该模型认为形成了一个岩石或冰的地核,其质量足以从原生太阳星云中收集它大部分的氢和氦。

假设它确实存在,它可能已经随着高温液态金属氢混杂着熔融核的对流而收缩,并将其所含内容带到行星内部的更高层。由于引力的测量尚不够精确,无法完全排除现在不存在地核的可能性。

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