lm12041204 发表于 2024-9-2 08:02:31

有人说木星完全是气体的行星,难道一点岩石没有吗?

有人说木星完全是气体的行星,难道一点岩石没有吗?

frag86@126.com 发表于 2024-9-2 08:07:11

行星大致可以分为两种,即像地球这样的岩质行星和像木星那样的气态行星,在太阳系八大行星中这两种行星各占了4个,水星、金星、地球和火星是岩质行星,木星、土星、天王星和海王星属于气态行星,其中木星和土星又属于气态巨行星,天王星和海王星属于气态冰巨星。

在太阳系中,木星是体积最大的行星,为地球体积的1316倍,同时它也是质量最大的行星,是地球质量的318倍,所以木星个头虽然大,密度却不大,还不到地球的1/4,计算便可以发现地球的密度(5.508吨/立方米)是木星的4.14倍,每立方米的质量大约为1.326吨。

不过太阳系中密度最小的行星并非木星,而是土星,只有地球密度的1/8左右,平均每立方米的密度为0.687吨,还不如水的密度大,因此常有人说如果把土星放在一个足够大的海洋中,土星会浮在上面,当然,这种说法是在现实中是不成立的。

但是科学家们在太阳系外观测到了一颗密度比土星还小得多的行星。这颗行星编号为WASP-107b,最早发现于2017年,位于室女座方向,距离我们大约212光年,最近科学家们通过观测记录分析了它的相关数据,其质量大约相当于地球的30倍,但它的个头就像木星一样大,这样算下来,它的密度还不到木星的1/10,地球的密度是它的43.86倍,堪称宇宙中已知密度最小的行星。

科学家形容这颗行星的物质蓬松得如同一个棉花糖,因此将其称之为“棉花糖行星”或“泡芙行星”,其平均密度约0.126吨/立方米,只比泡沫塑料略重(0.04~0.1吨/立方米),刷新了科学家们对气态巨行星密度的认知。

这是一颗正在形成中的气态行星,科学家认为WASP-107b的内部结构和木星与海王星等并不相似,它的固态内核的质量肯定不超过地球质量的4倍,之外的相当于26倍地球质量的物质都还以气态存在于这个行星的大气层中,或者说这颗行星的大气层占到了行星总质量的85%以上。

相比之下,木星的大气层只相当于地球质量的3倍,而大气层之下的木星的物质质量相当于地球的313倍,所以木星的大气层占比是很小的,海王星的大气层占比也只在5~15%之间,所以这颗“棉花糖行星”真的是十分奇葩。

那么这颗行星是怎样形成的呢?分析认为它可能产生于离恒星的外围,后来由于与其他行星碰撞或者受到更大行星的引力吸引,才移动到了恒星的附近,而且天文学家还在它的周围发现了行星WASP-107c,质量是它的三倍多,轨道偏心率较大,为椭圆形,所以认为WASP-107b这颗行星很可能受到它的影响,星体活动比较剧烈,所以密度较小。

WASP-107b行星还处于形成阶段的初期,预估将来它的体积会变小,密度会变大,成为类似于海王星那样的气态冰巨星。

参考资料:

《 科技 日报》1月20日文章《科学家发现密度最小行星,还不到木星密度的1/10》
   
非常感谢悟空小秘书的信任和邀请。

由于人类并没有登陆过木星,所以这目前木星的资料都是根据木星轨道探测器和架设在地面的天文望远镜的观测数据分析后的结果。是不是真实,有待未来人类深入木星内部去实地考察。

   按照现有数据

木星是一个巨大的液态氢星体。随着深度的增加千米处,液态氢在高压和高温形成。据推测,木星的中心是一个含硅酸盐和铁等物质组成的核区,物质组成与密度呈连续过渡。

木星是四个气体行星(又称类木行星)中的一个:即不以固体物质为主要组成的行星,它是太阳系中体积最大的行星,赤道直径为142984千米。木星的密度为1.326 g/cm³,在气体行星中排行第二,但远低于太阳系中四个类地行星。

   木星的高层大气是由体积或气体分子百分率约88-92%的氢和约8-12%的氦所组成。由于氦原子的质量是氢原子的四倍,探讨木星的质量组成时比例会有所改变:大气层中氢和氦分别占了总质量的75%及24%,余的1%为其他元素,包括微量的甲烷、水蒸气、氨以及硅的化合物。另外木星也含有微量的碳、乙烷、硫化氢、氖、氧、磷化氢、硫等物质。大气最外层有冷冻的氨的晶体。木星上也透过红外线及紫外线测量发现微量苯和烃的存在。

   木星大气层中氢和氦的比例非常接近原始太阳星云的理论组成,然而,木星大气中的惰性气体是太阳的二至三倍,高层大气中的氖只占了总质量的百万分之二十,约为太阳比例的十分之一,氦也几乎耗尽,但仍有太阳中氦的比例的80%。这个差距可能是由于元素降水至行星内部所造成。

木星可能有一个石质的内核,被一层含有少量氦,主要是氢元素的液态金属氢包覆着。内核上则是大部分的行星物质集结地,以液态氢的形式存在。这些木星上最普通的形式基础可能只在40亿帕压强下才存在,木星内部就是这种环境(土星也是)液态金属氢由离子化的质子与电子组成。在木星内部的温度压强下氢气是液态的,而非气态,这使它成为了木星磁场的电子指挥者与根源,木星的磁场强度大约10高斯,比地球大10倍。同样在这一层也可能含有一些氦和微量的冰。木星还是天空中已知的最强的射电源之一。

我是郭哥论道,一个致力于科普相对论、量子力学、计算机、数学,让深奥的科学理论通俗易懂起来、让科学更有趣的科普搬运工。
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