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十亿或更多的木星般的世界可能会在银河系中环绕恒星

将木星与木星般的行星相比较,这些行星可以让我们了解那些遥远的世界,揭示我们自己太阳系形成和演化的新见解。 (插图)

em利用来自美国宇航局朱诺探测器的数据,天文学家希望更好地了解我们星系中的木星和许多类木星行星。 / em

我们的星系是一个令人眼花缭乱的木星般世界的家园:热门的,寒冷的,我们巨人的巨型版本,只有一半大小的小型pre pre者。

天文学家说,仅在我们的星系中,十亿甚至更多类似木星的世界可能是除太阳之外的恒星。我们可以利用它们更好地了解我们的太阳系和我们的银河系环境,包括寻找生命的前景。

事实证明,反过来也是如此 - 我们可以将我们的仪器和探头转到我们自己的后院,并将木星看作是系外行星,以更多地了解那些遥远的世界。现在,有史以来最好的机会是,美国宇航局朱诺测试了一个篮球场的大小,它于7月份抵达朱庇特,在我们太阳系最大的星球周围开始一系列漫长的循环轨道。预计Juno可以捕捉到有史以来所见过的最为详细的天然气图像。通过一套科学仪器,朱诺将木星的气氛下的秘密探测到。

如果研究系外行星的行星 - 围绕其他恒星的行星 - 还有很长的一段时间,那么就有机会观测星际探测器海岸进入轨道周围的木星,距离数十或数百光年远。但是如果他们这样做了,那么现场就会召唤Juno的回声。

美国宇航局加州理工学院外行星科学研究所(NEXSci)的天文学家戴维西亚迪说:“我们能够理解我们在太阳系外行星所看到的唯一途径就是真正了解我们的系统,即我们的木星本身。

并非所有木星都是平等的

朱诺对木星的详细研究可以为我们的太阳系的历史和未来提供见解。到目前为止,确认的系外行星的数量包括木星大小范围内的数百个,以及更多或更小的行星。

所谓的热Jupiters获得了他们的名字是有原因的:他们在星星周围紧密的轨道上,使它们变得火热,在地球上几天的时间内完成了一次完整的革命 - 这个星球整整一年。他们一路上都被烧死了。

但是为什么我们的太阳系缺乏“热木星”?或者,这也许是从现在起等待我们木星数十亿年的命运 - 它能逐渐向太阳旋转,还是未来的太阳膨胀可能会吞噬它?

Ciardi说:不太可能,这种行星迁移可能发生在太阳系生命的早期。

“为了实现迁移,系统内需要有尘土飞扬的材料,”他说。 “足以产生阻力。这一阶段的迁移早已结束,因为我们的太阳系。“

他说,木星本身可能已经从太阳系更远的地方迁移出去了,尽管没有人真正知道。

回顾过去

如果朱诺的测量能够帮助解决这个问题,他们可以让我们理解木星对地球形成的影响 - 以及可能分散在恒星之间的其他“地球”的形成。

美国宇航局埃姆斯研究中心的研究科学家Elisa Quintana说:“朱诺正在测量木星大气层中的水汽。” “这使得任务能够测量木星的氧气丰度。氧气被认为与木星的起源位置有关。“

如果木星的编队从当前的大块冰块开始,那么它将需要大量的水冰来携带我们在木星中找到的较重元素。但是木星在太阳系中形成得更远,然后向内迁移,可能是由更冷的冰形成的,这会导致观测到的较重元素含有较少量的水。如果木星更直接地从太阳星云形成,没有冰块作为起动器,那么它应该含有更少的水。测量水是了解木星形成过程和方式的关键步骤。

这就是朱诺用来测量水汽的微波辐射计可以揭示木星的古老历史。

Quintana说:“如果Juno检测到高浓度的氧气,它可能表明这颗行星形成得更远,”Quintana说。

1995年,美国宇航局伽利略号探测器向木星投射了一枚探测器,发现大风和湍流,但预期的水似乎不存在。科学家们认为伽利略的一次性探测恰好落在大气的干燥区域,但朱诺将从轨道上观测整个行星。

混乱的早年

木星在何时形成,何时也可以回答有关太阳系“巨大碰撞阶段”的问题,这是一个早期行星形成物体之间碰撞和撞击的时期,最终导致我们今天的太阳系。

我们的太阳系在其早期的历史中极易发生事故 - 可能不像台球运动,但有大量的堆积物和挡泥板。

“这绝对是一场暴力时间,”昆塔纳说。 “数千万年来发生了碰撞。例如,月球形成的原理是一个原地球和另一个人体相撞;来自这次碰撞的碎片形成了月球。有些人认为水星因为它有如此巨大的铁芯,被一件大的东西击中了它的地幔;它留下了一个与它的大小成正比的大型核心。“

金塔纳的部分研究涉及行星和太阳系形成的计算机模拟。她说,挑出木星的结构和组成可以大大提高这种模型。金塔纳已经模拟了我们的太阳系的形成,木星和没有,产生了一些令人惊讶的发现。

“很长一段时间以来,人们认为木星对可居住性至关重要,因为它可能会阻止地球受到持续的冲击(太阳系早期)的影响,这可能会损害居住的习惯,”她说。 “我们在模拟中发现的情况几乎相反。当你添加木星时,吸积时间更快,对地球的影响更加有力。行星在大约1亿年内形成;昆塔纳说,太阳能系统在这一点上越来越成熟。

“如果你把木星拿出来,你仍然会形成地球,但是在数十亿年的时间尺度上,而不是数亿。地球仍然受到巨大的影响,但它们不那么频繁,并且影响能量较低,“她说。

到达核心

另一个关键的朱诺测量可以揭示行星形成的黑暗历史,这是该任务的重力科学实验。从朱诺到美国宇航局的深空网络的无线电传输频率的变化将有助于绘制巨大的行星的引力场。

了解木星核心的性质可以揭示这颗行星形成的速度有多快,并影响木星如何影响地球的形成。

通过测量它的磁场,航天器的磁力计可以更深入地了解木星的内部结构。

“我们对木星的磁场了解不多,”Ciardi说。 “我们认为它是由内部深处的金属氢生产的。木星拥有难以置信的强大磁场,比地球强得多。“

制图木星的磁场也可能有助于确定超出我们太阳系的外星人生活场景的可能性。

地球的磁场被认为对生命很重要,因为它的作用就像一个防护罩,将可能有害的带电粒子和宇宙射线从表面引出。

“如果木星般的行星在液态水可能存在的距离上绕着它的恒星旋转,木星般的行星本身可能没有生命,但它可能有可能隐藏生命的卫星,”他说。

他说,外星木星的强磁场可以保护这种生命形式。这让人联想到潘多拉的幻想,这是电影“阿凡达”中的月球,由10英尺高的类人动物居住,乘坐巨大的飞行掠食者穿越异国情调的外星生态系统。

朱诺的研究结果不仅对了解外星木星可能如何影响外星或其他可居住行星的形成很重要。它们对于寻找外星世界的下一代太空望远镜也是必不可少的。外星人调查卫星(TESS)将于2018年6月或更早的时候对外行星附近明亮的恒星进行调查。预计将于2018年发射的詹姆斯韦伯太空望远镜和预计将于20世纪20年代中期发射的WFIRST(宽视场红外测量望远镜)将试图直接拍摄环绕其他恒星的巨型行星图像。

Ciardi说:“我们将能够对行星进行成像并获取光谱,”或者来自系外行星的光线轮廓可以揭示大气中的气体。朱诺对木星的启示将帮助科学家理解来自遥远世界的这些数据。

“研究我们的太阳系就是研究系外行星,”他说。 “研究系外行星就是研究我们的太阳系。他们一起去。“

来源:普雷斯顿戴斯,喷气推进实验室