行星形成理论中最重要的未决问题之一是木星起源的故事。 苏黎世大学 (UZH) 和国家研究能力中心 (NCCR) 行星的研究人员使用复杂的计算机建模，现在对木星的形成历史有了新的认识。 他们的结果发表在《天体物理学杂志快报》上。
一种奇怪的重元素富集
当伽利略号宇宙飞船在 1995 年释放了一个跳伞进入木星大气层的探测器时，它表明重元素（比氦重的元素）在那里富集。 同时，最近基于朱诺号航天器重力场测量的木星结构模型表明，木星的内部并不均匀，而是具有复杂的结构。
“由于我们现在知道木星的内部没有完全混合，我们预计重元素会在一颗巨大的气体行星的内部深处，因为重元素主要是在行星形成的早期阶段吸积的，”研究合著者，苏黎世大学教授、NCCR PlanetS 成员 Ravit Helled 开始解释。 “只有在后期阶段，当生长的行星足够大时，它才能有效地吸引大量的轻元素气体，如氢和氦。找到与预测的内部结构以及测量的大气一致的木星形成情景因此，富集对我们理解巨行星具有挑战性，但也至关重要，”Helled 说。 在迄今为止提出的许多理论中，没有一个能提供令人满意的答案。
漫长的迁徙
“我们的想法是，木星在其形成的后期通过迁移收集了这些重元素。这样做，它会穿过充满所谓小行星的区域——由重元素材料组成的小型行星构件——并在大气中积累它们，”研究的主要作者、苏黎世大学的博士后研究员、NCCR PlanetS 的成员 Sho Shibata 解释说。
然而，迁移本身并不能保证积累必要的材料。 “由于复杂的动态相互作用，迁移的行星并不一定会在其路径中吸积小行星。在许多情况下，行星实际上会分散它们——这与牧羊犬分散绵羊不同，”Shibata 指出。 因此，该团队不得不进行无数次模拟，以确定是否有任何迁移途径导致了足够的物质吸积。
“我们发现，如果木星在太阳系的外部区域形成——距太阳大约是它现在所在位置的四倍——然后迁移到现在的位置，则可以捕获足够数量的小行星。在这种情况下，它通过了一个条件有利于物质吸积的区域——我们称之为吸积最佳点，”Sho 报道。
行星科学的新时代
结合伽利略探测器和朱诺数据引入的约束，研究人员终于得出了一个令人满意的解释。 “这表明巨大的气体行星是多么复杂，并且要真实地再现它们的特征是多么困难”，Ravit Helled 指出。
“我们在行星科学领域花了很长时间才达到最终可以通过更新的理论模型和数值模拟探索这些细节的阶段。这有助于我们 close 我们不仅对木星和我们的太阳系，而且对许多观测到的围绕遥远恒星运行的巨行星的理解存在差距，”Helled 总结道。
