木星的大气金属丰度能否与深层内部不同？

更新后的木星形成与结构模型预测其存在一个贫金属的外包层。这与伽利略探测器测得的2至3倍太阳金属丰度相矛盾。此外，朱诺号的数据暗示水和氨是富集的。本文探讨了木星是否可能拥有一个将大气与更深层内部分隔开的深层辐射层。该辐射层可能由氢透明窗口或碱金属的耗竭所引起。我们表明，在木星演化过程中的重元素吸积可以导致所观测到的大气富集，并且这种构型在数十亿年内是稳定的。这些重元素的来源可能是累积的小撞击或一次大撞击。最受青睐的情景要求存在一个深层辐射区，该区域由在约2000 K温度下不透明度局部降低约90%所导致（这得到了朱诺号数据的支持），并且通过边界进行的垂直混合效率与分子扩散相似（$D \lesssim 10^{-2}$ cm$^2$/s）。因此，木星分子包层的大部分可能具有太阳组成，而其最上层大气则富集了更重的元素。这种富集很可能源自固态物体的吸积。这一可能性解决了木星内部模型与大气成分测量之间长期存在的不匹配问题。此外，我们的结果暗示，测量到的系外行星大气成分并不一定反映其整体组成。我们还研究了这种富集是否可能由稀薄核心的侵蚀造成，并证明这极不可能。核心侵蚀情景与演化计算、深层辐射层以及已发表的内部模型均不一致。