第2章 木星篇（1/2）

木星的起源

木星是太阳系中最大的行星，其起源一直是天文学家研究的重要课题。根据目前的研究，木星的形成可以追溯到太阳系形成的早期阶段。

1.形成时间：研究表明，木星的形成可能在太阳系形成后的100万到1000万年间，误差不超过100万年，这使得木星成为太阳系中最先形成的行星。

2.形成过程：木星的形成过程可以分为几个阶段。首先，太阳系形成后，Nc铁陨石的母星在太阳系形成后＜40万年开始吸积，太阳系外侧物质不断向内侧移动。然后，在太阳系形成后＜40万年到100万年间，木星核开始形成并达到20倍地球质量。此后，太阳系形成后约100万年，cc铁陨石的母星开始吸积，木星外侧物质向内侧的移动被阻碍。接着，太阳系形成后约200万年，Nc球粒陨石和cc球粒陨石的母星开始吸积，此时木星核已经长到20-50倍地球质量，木星内外侧物质交换被阻碍。最后，太阳系形成后约300-400万年，木星核已经长到50倍地球质量以上，形成了一个巨大的屏障，彻底阻断了木星内外的物质交换。

3.物质组成：木星的物质组成主要是氢和氦，其大气层约由75%的氢和24%的氦组成，还有1%其他元素。

4.轨道迁移：研究还表明，木星的形成位置可能位于太阳星云中的冻结线（N2）或冻结线（N2）之外，距离早期太阳有一定距离，温度足够低，使水等挥发物凝结为固体。随着质量增加，木星与围绕太阳运行的气体盘的相互作用以及与土星的轨道共振导致它向内迁移。这一过程扰乱了距离太阳较近的几颗巨型行星的轨道，导致它们发生了破坏性的碰撞。随后，土星也开始向内迁移，但速度更快。最终两者以3:2的轨道共振关系在距离太阳约1.5天文单位（2.2亿公里；1.4亿英里）处被捕获。这又改变了它们的迁徙方向，最终使它们远离太阳，移动到它们目前的位置。

5.重元素的富集：1995年，伽利略号释放的探测器进入木星大气层中后发现，其中的重元素（即比氦重的元素）含量相当丰富。此外，近期根据朱诺号探测器测得的引力场强度所开展的木星结构建模显示，木星内部并不是均匀一致的，而是有着颇为复杂的结构。研究人员认为，木星在其形成的后期阶段通过迁移收集了这些重元素。在这样做的过程中，它将穿过充满所谓的行星碎片——由重元素材料组成的小型行星构件——的区域，并在其大气中积累这些元素。

截至2023年2月，木星的已知卫星数量增加到了92颗，这使木星成为太阳系中拥有最多卫星的行星。这些卫星的发现是通过位于智利和美国夏威夷的望远镜在2021年至2022年期间的观测得出的。新发现的卫星中有9颗距离木星非常遥远，沿轨道运行一周超过550天，属于木星最外围的卫星。这些卫星的发现使得木星的卫星总数超过了之前的记录保持者土星，后者拥有83颗卫星。

木星对地球的帮助主要体现在以下几个方面：

1. 保护地球免受小行星和彗星的撞击

木星的质量非常大，其引力能够吸引和吸附大量的彗星和小行星，防止它们撞击地球。木星可以看作是一个“引力吸尘器”，吸引和吞噬了大部分可能会威胁地球的小天体，保护地球免受撞击的危险。

2. 影响太阳系的动力学

木星的质量和引力对太阳系的动力学有重要影响。它的引力相对较强，可以影响行星和其他天体的轨道。木星的引力对地球的轨道稳定性和倾角产生微妙的影响，这也是地球能够保持相对稳定的轨道和倾角的原因之一。

3. 巨大的磁场

木星拥有太阳系中最强大的磁场之一。它的磁场产生的辐射带（Van Allen辐射带）能够抵御来自太阳风和宇宙射线的粒子，保护地球和其他行星的表面免受强烈的辐射损害。这对地球上的生命起着至关重要的保护作用。

4. 科学研究价值

木星是太阳系中最大的行星，它的气候、大气层和磁场等特征都与地球有所不同，因此研究木星可以帮助我们更好地理解地球的起源和演化。木星上的气候现象，如大红斑和风暴，也提供了研究行星气候和大气层动力学的重要机会。

5. 帮助地球离开太阳系

在科幻电影《流浪地球》中，地球借助木星的引力才能够离开太阳系。虽然在现实中，这种情况可能不会发生，但木星的引力确实对太阳系内的天体运动产生影响。