木星核心非瞬間形成？科學家揭示緩慢發展過程

記者林育如／編譯

木星作為太陽系中最大的行星，其核心結構一直讓科學家困惑不已。研究指出，木星擁有一個所謂的「稀薄核心」（dilute core），其中心區域並沒有科學家曾經預期的明顯邊界。與傳統認為的岩石核心被氣體層包圍不同，木星的核心與其上方富氫層之間呈現逐漸過渡，形成平滑的結構。

這一異常結構最早由NASA的朱諾號（Juno）太空船發現。自2016年起，朱諾號一直在木星軌道上運行，提供了大量觀測數據。天文學家原本以為巨行星會擁有明確界限的核心，但觀測結果顯示，木星核心卻呈現稀薄且模糊的特徵。進一步觀測也發現，土星似乎也擁有類似的稀薄核心結構，這加深了研究人員的疑問。

一種廣受討論的解釋認為，木星的模糊核心可能源於其早期歷史中的一次巨大碰撞。科學家推測，可能有一個含有木星核心一半物質的大型天體猛烈撞擊了年輕的木星，使中央區域充分混合。這種撞擊會將木星中心的高密度岩石和冰與周圍較輕的氫與氦徹底攪拌。

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英國杜倫大學的研究團隊聯合NASA、SETI和奧斯陸大學的科學家，使用DiRAC COSMA超級電腦對巨型撞擊理論進行模擬測試。他們運行多種高階軟體模擬不同的撞擊情境，包括極端劇烈的碰撞，並採用新方法更精確地模擬材料混合的過程。

模擬結果出乎意料：無論哪種撞擊方案，都無法生成穩定的稀薄核心。相反，模擬顯示，巨型撞擊後，密集的岩石物質會迅速沉降，形成核心與外層氫層之間的明顯邊界，與朱諾號觀測到的現象完全相反。

這項研究發表於《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》，結果顯示木星的稀薄核心更可能是通過緩慢過程形成的。研究指出，這一非典型結構並非由單一劇烈撞擊產生，而是隨著木星在數十億年前逐步吸收重元素與輕元素，核心逐漸發展形成。奧斯陸大學的Luis Teodoro博士指出，土星也擁有稀薄核心，進一步支持了稀薄核心是行星緩慢形成而非罕見劇烈撞擊的結論。

這一發現對太陽系外行星研究也具有啟示意義。天文學家已經在其他恆星周圍發現許多類木星與類土星行星。如果稀薄核心是逐步形成而非罕見事件，那麼這些遙遠行星可能也擁有複雜的內部結構。研究結果表明，雖然巨大撞擊在行星形成中起重要作用，但並不能解釋所有觀測到的特徵。木星核心的謎團提醒我們，宇宙仍充滿未知與驚喜。

資料來源：Universe Today 、Phys.org 、SPACEDAILY  、Universe Magazine