巨大风暴在木星表面。使我们无法看到下面隐藏的东西，但芝加哥大学新模拟增添了新的发现。图：NASA
芝加哥大学与喷气推进实验室共同研制“最完整”木星大气模型，揭示其氧含量约为太阳的 1.5 倍
一、概述近日，芝加哥大学与美国喷气推进实验室（JPL）联合研究团队在《行星科学期刊》（The Planetary Science Journal）上发表了一篇开创性论文，首次将化学与流体动力学完整融合，构建了迄今为止最完整的木星大气模型。该模型不仅细致还原了木星厚重云层的化学与物理特性，还对木星内部含氧量做出了重要预测：木星约含有比太阳多 1.5 倍的氧。
“这是一场长期存在的争论。” 论文第一作者、芝加哥大学博士后研究员杨继贤（Jeehyun Yang）在接受采访时表示，现代计算模型的革新正为我们重新认识外行星提供了全新视角。
二、木星大气的“云与化学”木星的风暴已被记录超过 360 年，最著名的“红色大斑”——大红斑（Great Red Spot）是一场持续数百年的巨大风暴，直径约为地球两倍。
由于木星云层极其稠密，早期登月器如 2003 年坠入木星深层的大气探测器 Galileo 就失去与地球的联系；后续任务 Juno 仍只能从安全距离外轨道观测。
Juno 通过轨道测量获取了上层大气中氨、甲烷、硫化氨等成分的分布，并与已知化学反应结合，构成了对木星深层大气的模型。然而，关于木星中水（进而氧）的确切含量，学界出现严重分歧——最近的一项研究甚至将其推至太阳含氧量的三分之一。
“我们需要把化学和水滴、云层行为都纳入模型，单靠化学或流体动力学都不够。” 杨继贤指出。
研究团队首次将两者结合，利用“多尺度化学-流体动力学”框架，实现了对木星复杂化学反应（数千种反应路径）以及云层/水滴动态的同步模拟。
三、核心发现木星含氧量约 1.5 倍太阳
与过去的主流观点（约 0.33 倍太阳）大相径庭。
这一结果对阐明“行星形成场景”尤为重要：通过比较行星与恒星元素丰度差异，可推断行星形成与迁移的轨迹。
大气环流显著减慢
模型显示木星大气的垂直扩散速率需要比传统假设慢 35–40 倍。
这意味着单个分子穿过一层大气可能需要数周而非数小时，暗示木星内部的热能与物质输运远比此前认为的更为缓慢。
“即便在我们自己的行星系统里，关于行星的基本机制我们仍有大量未知。” 杨继贤补充道。
四、意义对行星形成理论的突破：木星与太阳共用相同元素，但在不同位置形成时，水（或冰）的可聚集性不同，从而导致氧含量差异。
行星迁移与冰线问题：木星内部氧主要与水绑定，若其在较冷的外层形成，水会凝结成冰，更易吸积。此模型的结果支持木星可能在其现有位置附近形成。
对寻找宜居系外行星的启示：了解行星内部物质丰度与大气动力学，可为搜索地外宜居行星提供重要参考。
结束语芝加哥大学与 JPL 的这项研究不仅在木星大气建模领域迈出重要一步，更为我们揭开行星内部组成与太阳系统形成的奥秘提供了新线索。期待后续更深层探测与观测，进一步验证与完善本模型。
勇编撰自论文"Coupled 1D Chemical Kinetic Transport and 2D Hydrodynamic Modeling Supports a Modest 1–1.5× Supersolar Oxygen Abundance in Jupiter's Atmosphere".The Planetary Science Journal.2026相关信息，文中配图若未特别标注出处，均来源于自绘或公开图库。
