木星没有类似土星的光环?

【菜科解读】
木星为什么没有类似土星的光环?
据cnBeta:CNET报道,木星(Jupiter)主要是由气体构成的,但其质量是我们太阳系中所有其他行星总和的两倍以上。
它被79个独立的卫星所包围,其中一个是寻找地外生命的主要候选者。
罗马人以主神朱庇特命名这颗行星。
木星似乎拥有一切--除了很酷的星环。
由于一些奇怪的原因,这颗行星的星环与土星壮观的星环相比是脆弱的。
根据美国宇航局的说法,“与土星的冰环充满了大块的冰和岩石不同,它们是由小的灰尘颗粒组成的。
”木星的圆盘是如此脆弱,以至于科学家们甚至在1979年之前都没有注意到它们,这要感谢该机构的旅行者1号航天器和位置完美的阳光。
但是在周四,着手了解木星为什么有这种缺陷的研究人员说,他们可能最终找到了答案。
他们的结论的细节可以在arXiv上找到,根据一份新闻稿,很快就会在《行星科学杂志》上发表。
“我们发现木星的伽利略卫星,其中一个是我们太阳系中最大的卫星,将非常迅速地摧毁任何可能形成的大星环,”领导这项研究的加州大学河滨分校的天体物理学家 Stephen Kane在一份声明中说。
“因此,木星在过去的任何时候都不太可能有大星环。
”
换句话说,Kane和他的同事们相信,木星轨道上的卫星--尤其是四个最大的伽利略卫星--的引力和纯粹的力量会抹去任何和所有试图在这个气体巨人周围产生类似土星环的物质。
Kane说:“大质量的行星会形成大质量的卫星,这使它们无法拥有实质性的环。
潜在地,这也可能解释了为什么海王星的星环也如此轻巧--尽管从地球的有利位置来看,这个天蓝色的球体的光环仍然比木星的光环略微大一些。
”
为了得出结论,该小组基本上对木星的伽利略卫星的轨道以及木星本身围绕太阳运行的情况进行了动态计算机模拟。
然后他们等待和观察,看一些类似土星环的东西需要多长时间才能形成,如果它们真的形成的话,并观察它们开始成形时发生了什么。
研究报告指出:“结果在很大程度上证明了伽利略卫星强加的稳定轨道的截断,以及特定区域内致密环材料的动态干燥。
”
在某种程度上,木星的卫星一直在为令人敬畏的环形物“把关”,这对科学家和业余太空爱好者来说都是不幸的。
Kane说,首先,如果木星真的有星环,它们对我们来说甚至会比土星的更亮,因为它离我们更近。
土星离地球的距离几乎是它的两倍。
其次,岩石或冰环可以为寻求了解某一特定行星的过去的科学家带来相当多的信息。
“对于我们天文学家来说,它们是犯罪现场墙壁上的血迹。
”Kane说:“当我们看巨行星的星环时,它证明发生了一些灾难性的事情,把这些物质放在那里。
”事实上,在进行模拟之前,Kane曾希望木星在很久以前就拥有一些更强大的星环,但也许随着时间的推移而失去了它们。
研究人员推断,这种环有可能是暂时的。
Kane表示:“长期以来,我一直在困扰,为什么木星没有更加令人惊叹的星环,让土星的星环相形见绌,”他还提到了该团队研究的下一步。
这也准备是关于行星环的奥秘,这次是另一个气体行星天王星的。
从本质上讲,研究人员认为天王星有可能因为很久很久以前与另一个天体的碰撞而出现侧翻。
借用Kane的血溅犯罪现场的比喻,他们认为天王星环有秘密,可以解码他们的猜测是否正确。
木星的核心?如果把木星的大气层全吹走,它会是什么样子?
木星见证了太阳系的成长,还利用自身的引力改变了太阳系内很多天体的命运,正因为如此,木星也被人们冠以太阳系教父的美誉。
科学家告诉我们,木星其实是一颗气态行星,它的体积可以装下整整1300个地球,而质量却只有地球的318倍。
在知道了这一事实之后,相信很多人都会对木星感到更多的好奇。
比如说:木星全都是气体吗?木星的核心是什么?如果把木星的大气层全吹走,它会是什么样子?其实只要我们了解了木星的前世今生,就可以知道这些问题的答案了。
目前科学界认同度最高的观点是,太阳系诞生于一片由上一代恒星遗留下来的巨大星云,刚开始的时候,星云中的所有物质都向中心聚集,并在引力作用下凝聚成原始的太阳。
随着自身重力的不断压缩,原始太阳内部的温度和压强也随之持续升高,当达到一定的程度后,在它的内部就点燃了氢的核聚变,整个太阳系从此绽放了光明。
在这之后,太阳产生的恒星风,阻止了原始星云的剩余物质继续向中心靠近,并驱使它们向太阳系外围扩散。
于是这些剩余的物质就开始围绕着太阳运行,变成了太阳系的原始行星盘,并逐渐演化成了现在的各种天体。
行星的成长过程,其实就是各种物质相互吸积并逐渐壮大的过程。
在这个过程中,富含重元素的固态物质总是最容易相互吸积的,而要吸积液态以及气态的物质,则需要很大的引力。
在靠近太阳的区域,很多挥发性物质如水、甲烷、氨等等会因为太阳的辐射而变成液体或者气体,从而向外逃逸。
但因为离太阳越远,温度就越低,所以当它们逃逸到了某个临界位置的时候,就会重新凝结为固态,并与附近的物质相互吸积,形成更大的天体。
木星的诞生点,就刚好在这个临界位置的外面一点,因此早期的木星就在短时间内收获了大量的物质,其自身的质量也迅速地增加。
更大的质量就意味着更大的引力,更大的引力就可以更高效率地吸收其他的物质。
仅仅花了300万年,木星就累积了超过4倍地球质量的物质,而在同一时间段内,太阳系内的各大岩石行星都还没有成形。
因为原始太阳系中的氢和氦的丰度远远超过了其他元素,所以当木星的引力达到了可以束缚氢和氦的程度之后,木星就一发不可收拾,从此成为了八大行星中毫无争议的王者。
值得一提的是,在很久以前,木星曾经向太阳系内部迁徙,后来又被土星的引力拉了回去,在这期间,木星又从内太阳系又掠取了大量的物质。
科学家推测,如果没有木星的这次迁徙,太阳系内的四颗岩质行星会比现在大得多,而且很可能在木星和火星之间还会存在一颗行星。
可以看到,在木星的内部,除了大量的氢和氦,还有不少构成岩石行星的物质,由于这些物质相对较重,它们就会在引力的作用下沉入木星的核心。
通过以上的认识,我们就可以清楚地知道,木星的核心其实还是岩质行星,如果把木星的大气层全吹走,我们将会看到一个超级地球。
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超级木星现身宇宙,质量大得令人吃惊,最大的行星可以有多大?
然而这个称号仅限于在太阳系的范围内,其实在已知的宇宙中,还存在着质量比木星更大的超级木星。
超级木星现身宇宙,质量大得令人吃惊这颗超级木星与我们之间的距离大约为325光年,在天空中位于半人马座方向,其编号为b Centauri AB b,之所以会有这样一个奇怪的编号,是因为它同时围绕着两颗恒星公转,这两颗恒星分别被编号为b Centauri A 和 b Centauri B,它们一起组成了一个双星系统b Centauri。
上图为天文学家利用智利帕瑞纳天文台的甚大望远镜(VLT)获取到的直接图像,图像左上的明亮天体就是b Centauri双星系统,其总质量在太阳质量的6至10倍之间,右上那个的亮点是一颗背景恒星(就一打酱油的,我们不用去管它),右下的那个亮点就是b Centauri AB b了。
观测数据显示,b Centauri AB b与b Centauri双星系统的质心之间的平均距离约为560天文单位(这比木星与太阳的平均距离大了10倍有余),其质量是木星质量的11倍左右,要知道木星的质量是地球的大约317倍,也就是说,b Centauri AB b的质量相当于3千多颗地球。
不得不说,这颗超级木星的质量实在是大得令人吃惊,相信大家在对其表示赞叹的同时,也会好奇宇宙中还有没有比它更大的行星。
从理论上来讲,宇宙中最大的行星可以有多大呢?由于行星的体积可以因为其密度的不同而出现很大的差异,因此我们通常是以质量作为标准来衡量一颗行星的大小。
实际上,行星的质量是有上限的,因为行星的质量越大,其核心的温度和压强就越高,如果一颗行星的质量达到了木星质量的13倍左右,其核心就会启动氘(D)的核聚变,从而演化成一颗褐矮星。
褐矮星不属于行星,它们是一种质量介于恒星和行星之间的天体,当其质量进一步增加到木星质量的80倍左右的时候,其核心就会启动氕(H)的核聚变,从而演化成标准的恒星——红矮星。
(注:氕和氘都是氢的同位素,氕的原子核只有一个质子,氘的原子核由一个质子和一个中子构成,在宇宙中的氢元素中,有大约99.985%都是氕)由此可见,从理论上来讲,就算是宇宙中最大的行星,其质量也不会超过木星质量的13倍,如果超过的话,它就会演化成其他类型的天体,而不能称之为行星了,因此可以说,前文所言的那颗超级木星,其实已经接近这个质量上限了。
看到这里,可能有人要问了:如果某颗行星的构成物质中没有氢元素,那它岂不是就没有这种质量限制了?一颗星球的形成是一个由小到大的过程,首先是重元素(或者固体颗粒)不断地凝聚,当其质量达到一定程度时,就可以通过引力来吸积更轻的元素,一切顺利的话,其质量就会越来越大,引力也会随之不断增强,可以吸积的物质也就越来越多,在星云物质足够多的情况下,星球的质量就会迅速增长。
#p#分页标题#e#上图为宇宙元素丰度表,按质量来计算,氢元素占据了73.9%,氦元素占据了24%,余下的2.1%则是其它的元素,要知道恒星和行星都是形成于原始星云之中,而原始星云中的元素丰度其实与宇宙元素丰度等同,也就是说,在形成恒星和行星的原料中,氢元素永远是占绝大多数。
这就意味着,宇宙中的那些质量达到一定程度的天体(不管是行星还是恒星),其物质成分必然是以氢元素为主的。
那么问题就来了,像地球这样的岩石行星,为什么没有像气态行星那么多的氢元素呢?其实这与太阳有关。
地球形成的位置距离太阳较近,太阳的热量会使其附近区域的氢、氦以及各种挥发性物质(如水、氨、甲烷等)只能以气态的形式存在,与此同时,太阳释放的恒星风还会不断地将这些气态物质吹向更远的地方,因此在这片区域中,只有较量的重元素能够凝聚,这样就造成了像地球这样的岩石行星先天不足,其引力也就不足以吸积氢气了。
好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见`