自转减弱木星与其他气态巨行星中的对流混合

朱诺号航天器对木星引力矩的最新测量以及土星环的震学研究表明，这些行星深部内部的原初成分梯度自形成以来一直得以保存。一种可能的解释是行星外对流区下方存在双扩散阶梯，其抑制了深层之间的混合。然而，流体动力学模拟表明这些阶梯并不持久，并可能被 overshooting 对流破坏。本文提出，行星自转可能是原初成分梯度得以长久维持的另一因素。利用自转混合长理论与三维流体动力学模拟，我们证明自转显著降低了对流速度与原初成分梯度的混合。特别地，对于形成后 $t\sim10^{8}~\mathrm{yrs}$ 的木星条件，自转将对流速度降低了 6 倍，进而可用于混合的动能通量降低了 $6^3\sim 200$ 倍。这导致夹带时间尺度比无自转时延长了两个数量级以上。我们鼓励未来木星与其他气态巨行星的流体动力学模型纳入快速自转，因为混合效率的下降可解释为何木星与土星未被完全混合。