成年人的抑郁【新浦京www81707con】,土星是怎么炼成的

原标题:木星是怎么炼成的?

原标题:为什么木星的快速增长被推迟了数百万年?

作为一枚气态巨行星,木星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。

原标题:自然天文学:木星早年遇到过“成长的烦恼”

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一项新的研究表明,为什么太阳系中最大的行星木星要等200万年才能迎来它的早期形成。一个由瑞士研究人员领导的研究小组发现,在这段时间内,一个直径公里级的天体撞向了这颗巨大的行星,产生了高能量区域。这种轰击使得气体分子难以吸积,迫使地球生长得更慢。太阳系大约有45亿年的历史,一种流行的行星形成理论认为,它们是由环绕年轻太阳的气体和尘埃组成的轨道云团形成的。随着时间的推移,气体和尘埃聚集成一个小世界,逐渐相互聚集形成行星。

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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。

成年人的抑郁【新浦京www81707con】,土星是怎么炼成的。木星,当之无愧的太阳系行星之王。除了体积和质量以绝对优势冠绝八大行星之外,木星还斩获不少其他的太阳系之最。

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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。

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用数据和图像说话,是展现木星统治力的绝佳方式。首先,木星的质量超过地球的300倍,是太阳系其他七大行星质量总和的2.5倍。其次,木星的直径高达地球的11倍。

美国国家航空航天局(NASA)的朱诺号(Juno)航天器拍摄的木星南半球。图片:Gerald
Eichstädt/Seán Doran/NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

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。

(图自:NASA)

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博科园-科学科普:然而木星的历史更为复杂,这项研究的主要作者、瑞士伯尔尼大学的天体物理学家扬恩·阿利伯特(Yann
Alibert)说:有趣的是,体积较小的天体帮助木星积累了质量,而体积较大的天体撞击木星反而给木星增加了能量——而不是质量。在形成的头100万年里,木星通过聚集厘米大小的卵石迅速成长,体积是地球的20倍。然而在接下来的200万年里,这颗行星发现了更大、千米大小的小天体,它们被称为星子。由于这些星子更大,它们以更大的能量撞击行星,释放出更多的热量,减慢了木星的形成。

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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。

如果换算成体积,就更不得了了——木星足足可以装下1300个地球。

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研究配图 – 1:达到 50 M⊕ 芯质量所需的时间。

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。

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所以当木星有300万年的历史时,它的质量是地球的50倍——经历了相当缓慢的增长速度。新研究发现,在这一阶段之后,通过失控的气体吸积,地球迅速膨胀到今天的大小,质量是地球的300多倍。伯尔尼大学(University
of
Bern)表示,这些新数据与另一组研究人员从去年发表在《美国国家科学院院刊》上对陨石成分观察中获得的另一组研究结果一致。德国明斯特大学和加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究员托马斯·克鲁伊杰领导了一项较早的研究。

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。

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那么,问题来了,像木星这样的巨行星是怎么炼成的?这是天文学界数十年来激烈探讨的一个话题。现在,一项研究提出新的木星演化模型,揭露了木星复杂而艰难的成长之路。

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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 – 1:达到 50 M⊕ 芯质量所需的时间。

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木星膨胀的阶段:在最初的100万年里,它收集了小卵石,然后在接下来的200万年里,它收集了星子,导致它生长得更慢。最后它能够吸积气体并迅速增长。图片:Yann
Alibert (Universität Bern) et. al./Nature Astronomy

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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。

实际上,这项新研究的初衷是为了解决去年一项关于陨石的数据分析带来的困惑。当时数据分析的结果表明,木星曾花费200万年的时间从地球质量的20倍成长到50倍。然而,按照现有的理论,这显得太漫长了。

Kruijer的团队发现,所研究的陨石似乎来自于太阳系的两个“储层”,它们分别位于太阳系内部和外部,形成于太阳系形成100万年后。木星的引力是太阳系外部物质无法与太阳系内部物质相互作用的原因,太阳系内部物质是木星和气态巨行星的所在地。早期的研究也表明木星的增长会延迟,但是伯尔尼大学的研究小组对这些信息进行了更详细的建模,以找出原因。同样的生长延迟可能发生在天王星和海王星,但是需要更多的研究来证实这个假设,其研究于8月27日发表在《自然天文学》上。

研究配图 – 2:吸积率函数。

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。

很快,这引发了瑞士国家科研能力中心的行星学家们的兴趣。他们通过计算分析,提出新的木星演化模型,认为木星的形成经历了三个阶段。

博科园-科学科普|文:Elizabeth Howell/Space

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。

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首先,在最初的100万年时间里,行星胚胎快速吸积厘米级别的碎片,迅速形成一个内核。随后,在接下来的200万年时间里,经历的是较为缓慢的星子(尺寸为千米级别)吸积过程,使其质量逐渐成长为地球的50倍。最后发生的是气体吸积阶段,造就出一颗质量超过地球300倍的气态巨行星。

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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 – 2:吸积率函数。

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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。

研究人员认为,在第二阶段,千米级别的星子疯狂撞击,释放巨大热量,从而延缓了气体吸积。这样就可以与去年陨石数据分析得出的结论相符。他们还相信,他们的成果将有助于解决之前研究天王星、海王星以及系外巨行星的形成所遇到的一些问题。

研究配图 – 3:星子模型成长的三个阶段。

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。

来源:三体迷返回搜狐,查看更多

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。

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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。

研究配图 – 3:星子模型成长的三个阶段。

有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《自然:天文学》( Nature
Astronomy
新浦京www81707con,)期刊上。 原标题为:《The formation of Jupiter by
hybrid pebble–planetesimal accretion》

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。

有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《自然:天文学》(Nature
Astronomy)期刊上。原标题为:

《The formation of Jupiter by hybrid pebble–planetesimal accretion》

[编译自:BGR]返回搜狐,查看更多

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