太陽系最大衛星木衛三「大器晚成」,內部核心至今仍在形成
木衛三蓋尼米德(Ganymede)與眾不同,不僅是全太陽系最大衛星、可能潛在龐大冰下海洋,還具備獨一無二特徵──在太陽系數百顆衛星中,它是唯一自帶內部磁場的衛星。
一般情況下,天體自生磁場需內部存在正流動的導電液體金屬核心,多數衛星內部早已冷卻凝固,因此過去理論認為木衛三內部有個已成型但分化中的金屬核心,透過鐵雪對流(iron snow convection)運動維持內部磁場,即核心上層已結晶的鐵像雪片一樣往下掉,帶動液體核心流動。
問題在於根據能量來源與冷卻時間估算,多數天體核心分化過程與活躍期應在太陽系形成後 1~2 億年內結束,如今太陽系形成已過去 46 億年,為什麼木衛三還這麼「有活力」?
近日一項新模型提出完全不同觀點:木衛三外觀看起來已成熟,但內部金屬核心根本還沒成型,到現在還在持續緩慢形成當中,也是它至今仍產生磁場的關鍵來源。
研究解釋,木衛三誕生後並未熱到立刻形成核心,而是隨時間推移靠放射性元素衰變、引力、木星潮汐力加熱,內部才開始慢慢變暖,在這道緩慢過程,熔點較低的鐵合金(Fe-FeS)開始融化下沉積累成核心,同時為木衛三磁場提供數十億年源源不絕的動力。
也就是說,木衛三可能是個「大器晚成」的星球。
新模型不僅解釋木衛三擁有磁場原因,也解釋它的鄰居木衛二、木衛四為何不具磁場:木衛二內部演化過程比蓋尼米德「更熱、更劇烈」,導致核心分化迅速形成,透過攪拌產生的發電機機制早已消失;木衛四則是太冷了,根本無法啟動核心形成過程。
(首圖來源:NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons)