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冷木星(英语:Cold Jupiter),亦称双生木星(Jupiter-twins〕是一种系外气体巨行星,它们的质量接近或是超过木星质量(1.9 × 1027 kg),并且以与太阳系类木行星相大致相同形式的轨道绕着其母恒星公转[1]。在我们的太阳系内,木星和土星都是这一类型行星。“冷木星”意味着行星的轨道位于行星系外侧较冷的区域内,但却并未考虑来自行星的内热。

结构

冷木星约90%的大气层都是由氢气组成,而氦气则构成了大气层的3至12%不等。这些轻元素占了行星大气层的总质量超过90%,而剩余的仅为其他气体。这些气体包括甲烷、水蒸气和氨气。在其浓厚的大气层下,可能存在一个固体的核心。这个固态核心主要由融熔岩石组成,而行星的重元素也主要集中在核心中。但是,由于冷木星本身的质量较大,其内部产生的压力有可能将核心融化掉,并因此令到整个行星再没有任何固体表面的存在。

物理特征

冷木星是其中一种拥有最大体积的行星。它们能容纳数百个地球,甚至逾千个地球。它们的质量亦非常高,一般比地球重数十倍,但部分比地球重数百倍。尽管如此,相比起恒星的质量,冷木星仍然相对轻得多。而因为它们是气体巨行星[2],所以其密度较低,约为每立方厘米1克,比类地行星的密度(每立方厘米3-6克)低得多,部分冷木星密度更低于水的密度(每立方厘米1克)。如果将它们放在水中的话,它会浮在水中呢!冷木星的自转周期亦非常之短促,通常少于半个地球日。而由于冷木星的密度较低、自转较快和流体本质的可变性,所以它们的扁率比类地行星要高得多。因为冷木星距离母恒星较远,所以它们的轨道周期较长,例如木星的轨道周期约为12年。而同样校由于它们距离母恒星较远,所以其表面温度仅为100 K至200 K。尽管如此,它们所产生的内热却可达20000 K,全因其巨大压力所致。而且,克赫历程更能让这些冷木星释放的热力比从恒星接收的热力还要多。

在萨达斯基太阳系外行星分类法中,冷木星主要为第一型行星,即氨云型行星。它们以氨作为云的主要成分,并且温度必须在150 K以下才能形成。热木星主要为第四型和第五型行星。而第二型和第三型则徘徊在冷木星和热木星之间,因为它们的表面温度不符合“冷”木星的要求,但温度又不及热木星般高。

视频

假如木星有一天撞上巨大的气体巨行星会如何?
行星:在气态巨行星木星之外在远离太阳的寒冷空间里

参考文献