木星几乎完全由氢和氦组成。每种物质的数量都非常符合原始太阳星云中的理论数量。

但它也包含其他更重的元素，天文学家称之为金属。尽管金属是木星的一小部分，但它们的存在和分布告诉天文学家很多。

根据一项新的研究，木星的金属含量和分布意味着这颗行星在其年轻时吃掉了大量的岩石小行星。

自从 2016 年 7 月美国宇航局的朱诺号宇宙飞船抵达木星并开始收集详细数据以来，它一直在改变我们对木星形成和演化的理解。

该任务的特色之一是 重力科学 仪器。 它在朱诺和地球上的深空网络之间来回发送无线电信号 。

该过程测量木星的引力场，并告诉研究人员更多关于这颗行星的组成。

当木星形成时，它开始吸积岩石物质。随后是一段从太阳星云快速吸积气体的时期，经过数百万年，木星变成了今天的庞然大物。

但是关于岩石吸积的初始阶段有一个重要的问题。它是不是像小行星一样吸积了大量的岩石？还是它堆积了鹅卵石大小的材料？根据答案，木星在不同的时间尺度上形成。

一项新的研究开始回答这个问题。它的标题是“木星的不均匀包络不均匀包络”，并发表在《天文学与天体物理学》杂志上。主要作者是莱顿天文台 和荷兰空间研究所天体物理学助理教授亚米拉·米格尔 。

多亏了朱诺号宇宙飞船的JunoCam，我们越来越习惯于欣赏木星的绚丽图像 。但我们看到的只是肤浅的。所有这些令人着迷的云和风暴图像只是地球大气层最薄的 50 公里（31 英里）最外层。

木星形成和演化的关键深藏在这颗行星的大气层中，它有数万公里的深度。

人们普遍认为木星是太阳系中最古老的行星。但科学家们想知道它的形成需要多长时间。该论文的作者想利用朱诺的重力科学实验探测行星大气中的金属。

行星大气中鹅卵石的存在和分布在了解木星的形成方面发挥着核心作用，重力科学实验测量了鹅卵石在整个大气中的分布。

在朱诺号和它的重力科学实验之前，没有关于木星重力谐波的精确数据。

研究人员发现木星的大气层并不像以前认为的那样均匀。与其他层相比，位于行星中心附近的金属更多。总而言之，这些金属的质量在 11 到 30 个地球之间。

有了手中的数据，该团队构建了木星内部动态的模型。“在这篇论文中，我们收集了迄今为止最全面、最多样化的木星内部模型，并用它来研究重元素在行星外壳中的分布，”他们写道。

该团队创建了两组模型。第一组是 3 层模型，第二组是稀释核心模型。

“像木星这样的气态巨行星在形成过程中有两种获取金属的机制：通过小卵石或更大行星的吸积，”主要作者米格尔说。

“我们知道，一旦一颗小行星足够大，它就会开始推出鹅卵石。我们现在看到的木星内部丰富的金属在此之前是不可能实现的。因此我们可以排除木星形成期间只有鹅卵石作为固体的情况。星子太大而无法被阻挡，所以它们一定起了作用。”

木星内部的金属丰度随着距离中心的距离而减少。这意味着地球深层大气中缺乏对流，科学家们认为这是存在的。

“早些时候，我们认为木星有对流，就像沸水一样，使它完全混合，”米格尔说。“但我们的发现显示不同。”

“我们有力地证明了木星外壳中的重元素丰度并不均匀，”作者在他们的论文中写道。“我们的结果表明，木星继续大量吸积重元素，而它的氢氦包层正在增长，这与基于其最简单化身的卵石隔离质量的预测相反，而是倾向于基于小行星或更复杂的混合模型。”

作者还得出结论，木星在形成后并没有通过对流混合，即使它还很年轻很热。

该团队的结果还扩展到气态系外行星的研究和确定其金属丰度的努力。“我们的结果......为系外行星提供了一个基本示例：非均匀包层意味着观察到的金属丰度是行星整体金属丰度的下限。”

在木星的情况下，没有办法从远处确定它的金属丰度。只有当朱诺到来时，科学家才能间接测量金属丰度。“因此，从系外行星的远程大气观测中推断出的金属丰度可能并不代表这颗行星的大部分金属丰度。”

当詹姆斯韦伯太空望远镜开始科学操作时，它的一项任务是测量系外行星大气并确定它们的成分。正如这项工作所示，韦伯提供的数据可能无法捕捉到巨型气体行星更深层发生的情况。？