起初，行星形成盤(pán)是塵埃和氣體的混合物，但氣體并不會(huì)逗留太久。這是因?yàn)楫?dāng)處于中心的恒星被點(diǎn)燃時(shí)，由恒星釋放出的輻射會(huì)驅(qū)趕周?chē)臍怏w，最終只留下一個(gè)只有塵埃的圓盤(pán)。如此一來(lái)，就為形成氣態(tài)巨行星(比如木星)創(chuàng)造了可能。巨行星必須成長(zhǎng)到足夠大，才能在恒星將氣體全部趕走之前開(kāi)始吞噬氣體。

　　目前的一些模型表明，要做到這一點(diǎn)的最佳途徑是從一個(gè)質(zhì)量大約是地球的 10 倍的大質(zhì)量固體開(kāi)始。這樣才足夠大到可以迅速地吸入氣體，并且開(kāi)始一個(gè)失穩(wěn)過(guò)程，通過(guò)這個(gè)過(guò)程，不斷增加的質(zhì)量會(huì)從圓盤(pán)的更遠(yuǎn)處將更多的物質(zhì)吸入。這意味著在木星上，在云層和金屬氫層的深處，有著一個(gè)固體內(nèi)核。而且這是一個(gè)很大的內(nèi)核，如果剝?nèi)ピ谒系乃形镔|(zhì)，會(huì)發(fā)現(xiàn)它的大小足以使地球相形見(jiàn)絀。

　　朱諾號(hào)的一項(xiàng)任務(wù)便是要通過(guò)研究木星這顆巨行星的引力場(chǎng)來(lái)驗(yàn)證這一想法。但它發(fā)回的數(shù)據(jù)表明，木星內(nèi)部正發(fā)生著一些奇怪的事：處于核心區(qū)域之外的物質(zhì)比我們此前預(yù)想的要更重!

　　現(xiàn)在，一個(gè)國(guó)際研究小組為此提供了一個(gè)可能的解釋?zhuān)耗拘堑暮诵脑灰活w巨大的原行星(胚胎行星，會(huì)逐漸形成一顆真正的行星)從正面撞擊而粉碎過(guò)。

　　靠近木星的朱諾號(hào)。朱諾號(hào)可以精確地測(cè)量木星的引力場(chǎng)，天文學(xué)家由此可獲取關(guān)于木星的成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的信息。

　　顯然，我們無(wú)法直接探究木星內(nèi)部究竟發(fā)生了什么，而是必須根據(jù)從木星的引力場(chǎng)得出的推論來(lái)弄清那里究竟有什么。朱諾號(hào)是第一個(gè)專(zhuān)為提高我們對(duì)引力場(chǎng)的理解而打造的探測(cè)器。新的數(shù)據(jù)還在源源不斷地傳入，但根據(jù)已有數(shù)據(jù)進(jìn)行的初步分析表明，木星有著一個(gè)被“稀釋了”的核心。更重的那些固體物質(zhì)并非集中在最核心，而是廣泛地分布在離行星表面的一半的距離內(nèi)的木星內(nèi)部。

　　而過(guò)去我們認(rèn)為，要產(chǎn)生像木星這樣的行星，唯一的途徑就是要從一個(gè)固體的內(nèi)核開(kāi)始，因此究竟為何會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象就完全不清楚了。或許來(lái)自朱諾的進(jìn)一步數(shù)據(jù)有可能表明，不太可能出現(xiàn)一個(gè)稀釋核。又或者，我們的行星形成模型可能是錯(cuò)誤的。不過(guò)，目前，研究人員假設(shè)一切都是正確的，只是木星內(nèi)部真的發(fā)生了一些意想不到的事。

木星的構(gòu)造。中心的巖核被一層液態(tài)金屬氫包圍。

　　有一種可能的解釋是木星的金屬氫層已經(jīng)逐漸侵蝕了核心，但我們并不確定金屬氫是否真的能夠做到這一點(diǎn)，也不知道較重的元素會(huì)如何在混在其中。而論文作者則認(rèn)為木星的核心可能是被一次碰撞破壞的，這可能與形成了地球-月球系統(tǒng)的撞擊很像，只不過(guò)在規(guī)模上存在很大不同。

　　碰撞可能是由木星本身的形成驅(qū)動(dòng)的。一個(gè)質(zhì)量為 10 個(gè)地球質(zhì)量的核心只占木星最終質(zhì)量的5% 左右，在不到 100 萬(wàn)年的時(shí)間里，圍繞著它的氣體逃逸過(guò)程能使它的引力增加 30 倍。附近的任何其他天體都可能被卷入一場(chǎng)碰撞。由于我們認(rèn)為木星的核心是通過(guò)一系列較小天體間的碰撞形成的，因此很有可能附近會(huì)存在一些能發(fā)生碰撞的東西。

　　為了驗(yàn)證這一觀點(diǎn)，研究人員對(duì)早期太陽(yáng)系進(jìn)行了大量模擬，他們調(diào)試了木星的精確結(jié)構(gòu)和附近的軌道天體，發(fā)現(xiàn)在許多這樣的模擬中，木星的成長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致在它附近的天體越過(guò)軌道，從而頻繁地發(fā)生碰撞。由于木星擁有巨大的引力，因此大多數(shù)的碰撞最終都是迎頭相撞，將原行星直接送入木星的核心。

　　3.

　　接著，他們轉(zhuǎn)向另一組模擬去研究木星核心的變化。在這些模擬中，確切的細(xì)節(jié)取決于撞擊木星的天體的大小，以及撞擊發(fā)生時(shí)木星的大小。他們模擬了木星被一個(gè)核心為 8 個(gè)地球質(zhì)量、周?chē)h(huán)繞著質(zhì)量為 2 個(gè)地球質(zhì)量的氣體的天體撞擊。較小的天體，如地球般大小的原行星，會(huì)在到達(dá)木星的核心之前就在大氣中解體。

　　盡管這次的碰撞規(guī)模大得驚人，但它只給木星在形成過(guò)程中產(chǎn)生的總能量增加了一小部分。但它卻能改變核心本身的能量。核心會(huì)開(kāi)始振蕩，對(duì)流會(huì)將這些振蕩的產(chǎn)物帶到更高的行星包層。在短短幾天時(shí)間之內(nèi)，木星就進(jìn)入了一種核心在向外彌漫的狀態(tài)，并且這種彌漫幾乎能延伸到離行星表面一半的距離。

　　45 億年前，一顆質(zhì)量約為 10 倍的原行星很可能迎面撞上年輕的木星。在這張模擬圖中，從左到右，可以看到撞擊以及后果。

　　當(dāng)然，這一事件發(fā)生在 40 多億年前，而且在朱諾號(hào)探測(cè)到它之前，它一定是維持穩(wěn)定的。研究人員發(fā)現(xiàn)，如果木星內(nèi)部溫度穩(wěn)定在 3 萬(wàn)開(kāi)爾文，那么這是可能的。如果溫度更高，對(duì)流就會(huì)變得高到足以消除地核與其周?chē)h(huán)境之間的溫度梯度，從而穩(wěn)定地核之上較重物質(zhì)的存在。如果溫度更低，對(duì)流就會(huì)不夠強(qiáng)，那么更重的物質(zhì)會(huì)重新回到核心。

　　由于大多數(shù)行星被認(rèn)為是由原行星和更小的天體之間的多次碰撞形成的，所以論文的作者認(rèn)為有必要探索彌漫的核心是否會(huì)是氣態(tài)巨行星所擁有的共同特征。許多巨型的系外行星的大氣中似乎含有很高的金屬含量，這或許就是類(lèi)似撞擊事件的產(chǎn)物。

　　不過(guò)目前，天文學(xué)家還沒(méi)有直接能用來(lái)檢驗(yàn)這些觀點(diǎn)的方法，而且朱諾號(hào)所帶來(lái)的進(jìn)一步數(shù)據(jù)仍有可能為這個(gè)問(wèn)題提供新的線索。但如果這一想法成立，行星科學(xué)家將需要開(kāi)始思考這些碰撞的影響，并可能要為它們?cè)跉鈶B(tài)巨星上留下的痕跡提出一些明顯的跡象。
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