天文地球百般琢磨,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 。 ”
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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 。