氣態(tài)巨行星對我們而言一直充滿神秘。由于他們稠密又運(yùn)動(dòng)著的的云層，讓我們很難獲得一個(gè)觀察內(nèi)部的良好視野和確定他們真正的結(jié)構(gòu)。又考慮到它離地球很遠(yuǎn)，向他們發(fā)送宇宙飛船是很昂貴且耗費(fèi)時(shí)間的，因此很少執(zhí)行勘測任務(wù)。而且由于他們強(qiáng)烈的輻射和巨大的引力，所有嘗試去研究他們的任務(wù)都被迫謹(jǐn)慎實(shí)施。

但是，科學(xué)家們數(shù)十年來認(rèn)為這個(gè)巨大的氣體行星有一個(gè)堅(jiān)固的內(nèi)核。這和我們當(dāng)前的理論關(guān)于太陽系和他的行星是如何形成以及移動(dòng)到他們現(xiàn)在位置是一致的。然而，木星的外部氣體主要成分是氧氣和氦氣，越大的壓力和密度表明越靠近核心。

結(jié)構(gòu)和成分：

木星主要是由氣體，液體和底部稠密的物質(zhì)所組成。他頂部的氣體成分按分子體積百分比計(jì)算大約是88-92%的氫氣和8-12%的氦氣，按質(zhì)量算大約是75%的氫氣和24%的氦氣，剩下的百分之一由其他元素組成。

圖解：木星的結(jié)構(gòu)和組成. Credit: Kelvinsong CC by S.A. 3.0

大氣含有少量甲烷，水蒸氣，氨和硅化合物，和少量苯和碳?xì)浠衔铩Ｒ灿猩倭刻?，乙烷，硫化氫，氖氣，氧氣，磷化氫，和硫磺。在大氣最外層中曾發(fā)現(xiàn)了氨冰晶體。

內(nèi)部含有更密集的物質(zhì)，粗略的按質(zhì)量算大概有71%的氫氣，24%的氦氣和5%的其他成分。木星的內(nèi)核被認(rèn)為是一個(gè)緊密的混合物 。一個(gè)含有一些氦氣的液態(tài)金屬氫包圍層和一個(gè)主要是氫分子的外層。這個(gè)內(nèi)核也被描述成石塊，但現(xiàn)在也還不清楚。

在1997年，這個(gè)內(nèi)核的存在得到了引力測量，顯示質(zhì)量是地球的12到45倍，或大約占木星質(zhì)量的4%-14%。表明一個(gè)巖石或者冰狀的內(nèi)核曾在木星的歷史上的必需性的行星的形成模式也支持此內(nèi)核的存在。否則，在這一理論上，它將不能夠從原太陽星云收集氫氣和氦氣。

然而，這個(gè)內(nèi)核曾由于熔融狀態(tài)下混合的熱量、液體和金屬氫的對流而縮小。這個(gè)內(nèi)核現(xiàn)在可能已經(jīng)不存在了，但是在被證實(shí)之前細(xì)致的分析是必要的。在2011年8月發(fā)射的Juno任務(wù)，被希望能在這個(gè)問題上提供一些信息，得以取得進(jìn)展。

形成與遷移

我們當(dāng)前關(guān)于太陽系的形成理論聲稱：行星形成于大約4.5億年前的一個(gè)太陽星云。與此理論一致的是，木星的形成被認(rèn)為是由于重力拖動(dòng)氣體和塵埃一起旋轉(zhuǎn)的結(jié)果。

木星大部分的質(zhì)量來自于太陽的組成部分，總質(zhì)量比其他行星大兩倍。事實(shí)上，他被認(rèn)為收集了更多地物質(zhì)它將會(huì)是第二大恒星。這基于他的組成和太陽相似這一事實(shí)： 它主要由氫構(gòu)成。

圖解：藝術(shù)家的觀點(diǎn)關(guān)于一個(gè)年輕的恒星被一些氣體和塵埃圍繞protoplanetary disk. Credit: NASA/JPL-Caltech

此外，目前的太陽系形成模式也表明，木星形成的地方離他現(xiàn)在的位置很遠(yuǎn)。所謂的大頭釘假說。木星向太陽移動(dòng)并定居在現(xiàn)在的位置大約花了四億年。這次遷移被認(rèn)為可能導(dǎo)致了早期太陽系行星的毀滅。可能包括靠近太陽的超級地球。

探索：

盡管他不是第一個(gè)觀測木星的機(jī)器人飛船，也不是第一個(gè)從軌道研究木星的。（ 伽利略探測器在1995 到 2003就執(zhí)行了）Juno 任務(wù)計(jì)劃探索更深的秘密。包括木星的內(nèi)部，大氣層，磁場，引力場和他的形成歷史。

圖解：伽利略號(hào)木星探測器

這個(gè)任務(wù)發(fā)射在2011年的八月，在2016年七月四號(hào)到達(dá)木星軌道。探測器在完成長達(dá)35分鐘的主機(jī)點(diǎn)火后進(jìn)入了極軌道，成為木星軌道插入。當(dāng)探測器從木星的北極上方靠近時(shí)，能夠看到木星系，拍攝了啟動(dòng)JOI之前的的最后一張照片。

從這時(shí)起， Juno宇宙飛船開始進(jìn)行近木點(diǎn)移動(dòng)，它在大約53天里經(jīng)過了北極區(qū)和南極區(qū)。從它2016年6月到達(dá)開始已經(jīng)完成了5次近木點(diǎn)，按照計(jì)劃在2018年2月前總體能夠完成12次。從這點(diǎn)看，除非有其他任務(wù)，否則探測器將離軌并在木星的大氣層外燒毀。

隨著它剩余的進(jìn)程，Juno將收集更多木星關(guān)于引力，磁場，大氣，和成分的信息。希望這些信息將讓我們了解木星內(nèi)部是如何作用的。它的大氣和他的磁場引導(dǎo)著木星的發(fā)展。當(dāng)然，他也被希望能提供一個(gè)關(guān)于木星內(nèi)部的結(jié)構(gòu)的總結(jié)性信息。

木星內(nèi)部有一個(gè)堅(jiān)硬的內(nèi)核嗎？答案是，不知道。但，事實(shí)上，它很有可能有被厚厚的金屬氫層包圍的一個(gè)由鐵和石英組成的內(nèi)核。也有可能在金屬氫和內(nèi)核的相互作用下促使木星在不久前失去它。

圖解:在Juno任務(wù)的第三軌道拍攝的木星的南極 (Perijove 3). Credits:

在這點(diǎn)上，我們所能做的就是希望在接下來的調(diào)查和任務(wù)中能夠產(chǎn)生更多的依據(jù)。這不僅能夠幫助我們重新定義對木星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的理解，這些信息也能幫助我們重新理解太陽系的歷史和他的成因。

參考資料

1.維基百科全書

2.天文學(xué)名詞

3. 四海- universetoday

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