根據一項新研究，蘇黎世大學（UZH）和瑞士國家行星能力研究中心(NCCR PlanetS)的研究人員非常詳細地調查了木星的形成歷史。他們的研究結果表明，這顆氣態巨行星遠離了它的起源地，並在旅途中收集了大量的物質。
行星形成理論中最重要的公開問題之一是木星的起源故事。研究人員利用複雜的計算機建模，現在對木星的形成歷史有了新的認識。他們的研究結果發表在《天體物理學雜誌通訊》雜誌上。
當伽利略航天器在1995年釋放了一個進入木星大氣層的探測器時，除其他外，它表明重元素（比氦重的元素）在那裡得到了富集。同時，最近基於朱諾探測器重力場測量的木星結構模型表明，木星的內部不是均勻的，而是有一個複雜的結構。
“由於我們現在知道木星的內部不是完全混合的，我們會期待重元素出現在氣態巨行星的內部深處，因為重元素大多是在行星形成的早期階段被吸積的，”研究的共同作者、蘇黎世大學教授和NCCR PlanetS成員Ravit Helled開始解釋。“只有在後期，當成長中的行星有足夠的質量時，它才能有效地吸引大量的輕元素氣體，如氫和氦。”Helled說：“因此，找到一個與預測的內部結構以及測量的大氣富集度相一致的木星形成方案，對於我們理解巨行星來說是具有挑戰性的，但也是至關重要的。”在迄今為止提出的許多理論中，沒有一個能夠提供令人滿意的答案。
“我們的想法是，木星在其形成的後期階段通過遷移收集了這些重元素。在這樣做的過程中，它將穿過充滿所謂的行星碎片–由重元素材料組成的小型行星構件–的區域，並在其大氣中積累這些元素。”研究的主要作者Sho Shibata解釋說，他是蘇黎世大學的一名博士后研究員，也是NCCR PlanetS的成員。
然而，遷移本身並不能保證增加必要的材料。“由於複雜的動力學相互作用，遷移的行星不一定會吸納其路徑上的行星邊緣物質。在許多情況下，行星實際上是將它們分散開來–就像牧羊犬分散羊群一樣，”Shibata指出。因此，研究小組不得不進行無數次模擬，以確定是否有任何遷移途徑導致足夠的物質吸積。
“我們發現，如果木星在太陽系外圍地區形成–比它現在所在的地方離太陽大約四倍遠–然後遷移到它現在的位置，就可以捕獲足夠數量的微行星。在這種情況下，它穿過一個條件有利於物質吸積的區域–我們稱之為吸積最佳點，”Sho報告說。
行星科學的一個新時代
結合伽利略探測器和朱諾號數據所帶來的制約因素，研究人員終於提出了一個令人滿意的解釋：“這表明氣態巨行星是多麼複雜，以及現實地再現它們的特徵是多麼困難，”Ravit Helled指出。
“在行星科學中，我們花了很長時間才達到一個階段，我們終於可以通過更新的理論模型和數值模擬來探索這些細節。這有助於我們彌補我們不僅對木星和我們的太陽系，而且對許多觀察到的圍繞遙遠恆星運行的巨行星的理解上的差距，”Helled總結道。