太陽系質量巨獸的由來：木星曾吞掉大量微行星加速自身成長

隨著太陽系形成，木星也長成如今我們所見的龐然大物，質量比太陽系其他行星質量加總還大 2.5 倍，但它的形成過程還是個謎。直到最近，朱諾號發現木星內部充滿微行星殘骸，表明這顆行星曾吞噬大量嬰兒行星來餵養自己。

木星是太陽系最大行星，起始與其他行星一樣都是先吸積岩石物質，當核心變得超緻密後開始從更遙遠處吸入大量氣體（主要是氫和氦），最終形成氣態巨行星。雖然望遠鏡已拍攝木星上層大氣渦旋數千張圖像，但這些風暴阻擋我們觀察下方事物，導致我們對木星內部運作依然知之甚少。

目前有 2 種理論在爭辯木星最初如何吸積岩石材料，一種認為木星累積了數十億個較小的太空岩石，天文學家稱為鵝卵石（儘管這些岩石的大小更接近巨石而不是真的鵝卵石）；另一種則認為木星核心來自吸收許多微行星（planetesimal），而最新一篇研究支持該論點。

研究人員利用 NASA 朱諾號與伽利略號探測器數據建構木星核心模型，發現木星吸積的岩石物質包含了 11～30 個地球質量的重元素，約佔木星自身質量 3～9%，比預期還要多很多，如果木星是吸積小卵石形成，那麼核心大到一個程度就會立刻結束，因為不斷增長的氣體層會產生壓力「屏壁」，阻止更多鵝卵石被拉入行星內部，所以單靠卵石吸積理論無法解釋如此高濃度的重元素。

相反地，如果木星當初吸積的是微行星（也就是發育中的嬰兒行星），則核心拉扯岩石的引力會大於氣體施加的壓力，也才能累積今日觀測到的高濃度重元素。

確定木星如何形成對其他行星具有重要的連鎖反應，因為土星、天王星、海王星等其他巨行星的起源可能遵循相似規則，假如其他巨行星也是吞噬微行星而不是鵝卵石形成，說明它們的金屬豐度也可能比過去估計還要高。

新論文發表在《天文與天體物理學報》（Astronomy and Astrophysics）。

• Scientists find remains of cannibalized baby planets in Jupiter's cloud-covered belly

（首圖來源：pixabay）