木星|阴暗的出生地，可以解释木星奇怪的化学反应行星|土星

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木星可能是在阴影中形成的，这使得这颗行星的诞生地比冥王星更冷。一项新的研究表明，寒冷的温度可以解释这个巨大世界中某些气体异常丰富的原因。木星主要由氢和氦组成，它们是围绕新生太阳旋转的行星产卵盘中最常见的元素。木星出生地附近的其他气体元素也成为了这颗行星的一部分，但比例与它们在原行星盘中的比例相同。
天文学家认为太阳的元素组成在很大程度上反映了原行星盘的组成，因此木星应该类似于太阳的组成，至少对于气体元素。但氮、氩、氪和氙在木星上的含量是氢的三倍，是太阳上的三倍。 “这是木星大气的主要谜团， ”加州大学圣克鲁兹分校的行星科学家 Kazumasa Ohno 说。那些额外的元素从何而来？
【木星|阴暗的出生地，可以解释木星奇怪的化学反应】如果木星在当前距太阳的距离处诞生，那么这颗行星诞生地的温度将在 60 开尔文左右，即 –213 摄氏度。在原行星盘中，这些元素在那个温度下应该是气体。但它们会在低于约 30 开尔文或 –243摄氏度的温度下冻结固体。对于行星来说，固体比气体更容易吸积。因此，如果木星以某种方式出现在比它现在的家园更冷的环境中，这颗行星可能会获得载有冰等额外元素的固体物体。
为此， 2019 年，两个不同的研究团队独立提出了激进的建议，即木星起源于海王星和冥王星当前轨道之外的深度冻结，然后向内螺旋向太阳方向移动。现在大野和日本国家天文台的天文学家 Takahiro Ueda 提出了一个不同的想法：木星在它所在的地方形成，但是在行星轨道和太阳之间堆积的灰尘阻挡了阳光，投下长长的阴影，冷却了木星的诞生地。寒冷的温度使氮、氩、氪和氙冻结成固体并成为地球的大部分。
投下阴影的尘埃来自更靠近太阳的岩石物体碰撞并破碎。离太阳更远的地方，原行星盘更冷，水结冰，产生了类似雪球的物体。研究人员说，当这些雪球相撞时，它们更容易粘在一起而不是破碎，因此不会投下太多阴影。德国加兴市马克斯普朗克外星物理研究所的天体物理学家亚历克斯克里德兰说：“我认为这是一个巧妙的解决方案，否则可能难以纠正。 ”克里德兰是提出木星形成于海王星和冥王星之外的科学家之一。但他说，这个理论意味着木星在出生后必须更靠近太阳。新方案避免了这种复杂性。
测量土星的大气成分可以确定木星的诞生地。 “土星可能是关键， ”科学家大野说。土星离太阳的距离几乎是木星的两倍，科学家们计算出使木星出生地寒冷的尘埃阴影几乎没有到达土星的地方。如果是这样，那就意味着土星出现在一个温暖的地区，因此不应该获得氮、氩、氪或氙冰。相比之下，如果这两个气态巨行星真的在海王星和冥王星当前轨道之外的寒冷中形成，那么土星应该有很多这样的元素，比如木星。
由于伽利略探测器于 1995 年潜入木星大气层，天文学家知道木星的这些丰度。研究人员说，需要的是与土星类似的任务。不幸的是，在环绕土星运行时，卡西尼号航天器仅测量到环带行星大气中不确定水平的氮，并没有检测到氩、氪或氙，因此土星尚未限制这两种气体的位置巨人出现了。