科学家发现：木星曾达当前巨大体积的两倍

科学家发现：木星曾达当前巨大体积的两倍# 科学家发现：木星曾达如今庞大体积的两倍
– **太空** 2025年5月22日 作者：米歇尔·斯塔尔

木星至今仍在收缩。(凯文·M·吉尔/CC – BY/美国国家航空航天局/喷气推进实验室 – 加州理工学院/西南研究院/空间科学研究所)

木星已然是太阳系的 “大佬”，这颗行星的质量比太阳系其他所有行星质量总和还要大2.5倍 。

准备好被震撼吧——这颗太阳系最大的行星曾经还要更大。加州理工学院的天文学家康斯坦丁·巴蒂金和密歇根大学的弗雷德·亚当斯表示，新的计算表明，早期木星的体积可能达到如今的2.5倍 。

基于对木星两颗卫星的研究，科学家发现，在太阳系首批固体物质形成仅380万年后，木星体积为当前的2至2.5倍，而且其磁场也要强大得多。

这一发现支持了这颗被巨大气体包裹的行星由下而上的形成方式。

显示磁场线的木星示意图。(K. 巴蒂金)

巴蒂金说：“我们的终极目标是了解我们的起源，确定行星形成的早期阶段对解开这个谜题至关重要。这让我们更接近于理解不仅是木星，而是整个太阳系是如何形成的。”

我们认为，像水星、金星、地球和火星这样的岩石星球是由下而上形成的，即尘埃和岩石逐渐聚集，最终形成一个完整的星球，包括分化的地核等。这被称为核心吸积 。

人们认为气态巨行星起初也是如此形成，但一旦达到一定质量，约为地球质量的10倍时，它们便有足够引力留住大量气体包层，并开始积累气体。这一过程被认为发生在太阳系外围，因为离太阳较近的地方没有足够物质来形成巨大的核心 。

由于木星的形成和演化被认为在太阳系结构的形成和演化中起到关键作用，行星科学家对其诞生和成长的细节极为关注。然而，我们无法让太阳系时光倒流，所以需要通过观察现在的情况来尝试重建过去 。

通常来说，这涉及使用从观察银河系中各行星系统（包括我们自己的）收集到的行星形成标准模型，并基于这些观察构建一个模型。但这些模型包含大量猜测和拼凑成分，因此往往存在很大的不确定性 。

木星及其微小的土豆状卫星阿玛尔忒亚。(美国国家航空航天局/喷气推进实验室 – 加州理工学院/西南研究院/空间科学研究所)

巴蒂金和亚当斯采用了不同方法：他们研究了阿玛尔忒亚和忒拜这两颗靠近木星运行的微小卫星的轨道运动，它们甚至比木卫一的轨道更靠近木星 。此前研究表明，这些小卫星轨道相对于木星赤道的倾斜度，可用于追溯它们的轨道历史 。巴蒂金和亚当斯利用这一轨道历史重建了木星的早期演化 。

亚当斯说：“令人惊讶的是，即使经过了45亿年，仍有足够线索让我们重建木星诞生之初的物理状态。”

他们的研究结果表明，在太阳系历史早期，木星经历了一段快速、剧烈的增长期 。在首批固体物质出现仅380万年后，木星体积至少是现在的两倍 。

此外，其磁场比现在强50倍，促使来自物质盘的吸积率达到每百万年约1.2至2.4倍木星质量 。这一快速增长阶段造就了这颗行星，并使其走上成为我们如今所见木星的道路 。

阿玛尔忒亚和忒拜确实都非常小。(美国国家航空航天局/喷气推进实验室/康奈尔大学)

当木星周围的物质最终消散时，行星自身在引力作用下收缩，体积减小，自转速度加快 。随着表面和内部温度下降，木星至今仍在收缩，压缩并加热其核心从而损失能量，尽管这一过程非常缓慢 。

即便体积更大，木星的质量也远不足以达到恒星级别 。它至少需要达到当前质量的85倍，才能点燃核心氢核聚变，这是所有恒星的一个关键特征 。

该团队的研究为我们提供了一种理解木星及其在太阳系中作用的新工具，人们认为木星在稳定行星方面发挥了至关重要的作用，从而使地球上能够出现生命 。

巴蒂金说：“我们在此确立的是一个有价值的基准点，从这一点出发，我们能更有信心地重建太阳系的演化过程 。”

这项研究已发表在《自然·天文学》杂志上。