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研究表明,木星有氦雨

木星内部的切片显示了氦和氖耗尽的顶层,氦滴凝结并下落的薄层,以及氦和氖再次与金属氢混合的深层。

一项新的研究表明,降落在木星上的液氦液滴可能解释了这颗行星大气层高处缺乏氖的奇怪原因。

根据这项研究背后的科学团队的说法,木星大气层上层的稀有气体霓虹灯可能会通过与凝结的氦结合,然后降到较低的大气水平,从其原始位置被吸走。

加州大学伯克利分校博士后研究员、这项新研究的合著者休·威尔逊说:“氦最初在上层凝结成薄雾,就像云一样,随着液滴变大,它们会向更深的内部坠落。”

氖很容易与氦混合,溶解在氦雨滴中,它们一起落入木星内部。Wilson和他的同事、伯克利的天文学助理教授Burkhard Militzer使用计算机模拟来预测木星缺失的氖和氦雨之间的联系。

尽管如此,Militzer指出,我们在地球上理解的雨的概念与木星上氦雨的过程是不完美的类比。

首先,在极端条件下,氦滴在木星氢云顶部下方约6000至8000英里(10000至13000公里)处形成。在这个距离上,压力是地球大气压力的一百万到两百万倍,温度达到大约9000华氏度(大约5000摄氏度)。

在这种条件下,氢会变成导电金属,但氦不会。相反,氦与金属氢分离,形成液滴——就像水中的油滴。由此产生的雨基本上是由液态氦液滴和氖气混合而成,通过金属氢的液态大气降落。

随着这些液滴的下落,木星上层的氦和氖都耗尽了,这与木星富含氢的大气层中记录的这两种元素低水平的测量浓度一致。

米利策和威尔逊研究的灵感来自1995年伽利略探测器在木星大气层中发现的氖耗尽。该探测器在被这颗气态巨行星巨大的大气压力挤压之前,记录了温度、压力和元素丰度的测量结果。

氦雨也被认为是土星亮度和温度过高的原因。

土星是一个像木星一样的气态巨星(但质量只有木星的三分之一),根据这颗环形行星的年龄和预测的冷却速度,它的温度略高于应有的温度。在这种情况下,科学家们认为,落下的氦雨会释放热量,这将是温度升高的原因。

Militzer和Wilson的预测将在3月26日的《物理评论快报》上详细介绍,这将有助于完善木星内部的模型,并进一步推进行星内部建模的研究领域。

这项研究还将为美国国家航空航天局计划于明年发射的朱诺号木星任务提供相关信息。


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