Glavni Novice Znanstveniki najdejo ostanke kanibaliziranih otroških planetov v Jupitrovem trebuhu, prekritem z oblaki

Znanstveniki najdejo ostanke kanibaliziranih otroških planetov v Jupitrovem trebuhu, prekritem z oblaki

Znanstveniki so preučevali težke elemente, ki sestavljajo Jupiter

Znanstveniki so si ogledali težke elemente, ki sestavljajo Jupitrovo jedro in nižjo atmosfero, da bi izvedeli več o tem, kako je nastal največji planet v našem sončnem sistemu. (Avtorstvo slike: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS)

Jupitrovo drobovje je polno ostankov mladih planetov, ki jih je plinasti velikan požrl, ko se je razširil in postal velikan, kakršnega vidimo danes, so ugotovili znanstveniki. Ugotovitve izhajajo iz prvega jasnega pogleda na kemijo pod motno zunanjo atmosfero planeta.

Kljub temu, da je največji planet v sončnem sistemu, Jupiter je razkril zelo malo o svojem notranjem delovanju. Teleskopi so posneli na tisoče slikvrtinčasti vrtinčasti oblakiv zgornji atmosferi plinastega velikana, vendar te nevihte v stilu Van Gogh delujejo tudi kot ovira, ki blokira naš pogled na to, kar je spodaj.

'Jupiter je bil eden prvih planetov, ki so nastali v našem solarni sistem ,' v prvih nekaj milijonih let po tem, ko se je sončni sistem oblikoval pred približno 4,5 milijarde let, je za Live Science povedala vodilna raziskovalka Yamila Miguel, astrofizik z Univerze Leiden na Nizozemskem. O tem, kako je nastala, pa ne vemo skoraj nič zagotovo, je dodala.

Sorodno: 'Baby Jupiter', odkrit v procesu nastajanja okoli zvezde, oddaljene 500 svetlobnih let

V novi študiji so raziskovalci končno lahko pogledali mimo Jupitrove zastirajoče oblačnosti z uporabo gravitacijskih podatkov, ki jih je zbrala Nasina vesoljska sonda Juno. Ti podatki so ekipi omogočili načrtovanje kamnitega materiala v jedru velikanskega planeta, ki je razkril presenetljivo veliko količino težkih elementov. Kemična sestava kaže, da je Jupiter požrl mlade planete ali planetezimale, da bi spodbudil svojo ekspanzivno rast.

Gojenje plinskega velikana

Jupiter je danes morda večinoma krogla vrtinčastega plina, vendar je svoje življenje začel s kopičenjem kamnitega materiala - tako kot vsi drugi planeti v sončnem sistemu. Kot planetovgravitacijapotegnilo vse več kamnin, je skalnato jedro postalo tako gosto, da je začelo vleči velike količine plina iz daljnih razdalj - predvsem vodik in helij, ki sta ostala od sonce rojstva — da bi oblikovali njegovo ogromno atmosfero, napolnjeno s plinom.

Obstajata dve nasprotujoči si teoriji o tem, kako je Jupitru uspelo zbrati svoj začetni kamniti material. Ena od teorij je, da je Jupiter nakopičil milijarde manjših vesoljskih kamnov, ki jih astronomi imenujejo kamenčki (čeprav so ti kamni po velikosti verjetno bližje balvanom kot dejanskim kamenčkom).

Nasprotna teorija, ki jo podpirajo ugotovitve nove študije, pravi, da je Jupitrovo jedro nastalo z absorpcijo številnih planetezimalov – velikih vesoljskih kamnin, ki segajo več milj in bi lahko, če bi jih pustili nemoteno, delovale kot semena, iz katerih so nastali manjši kamniti planeti. kot Zemlja ali pa bi se lahko razvil Mars.

Vendar do zdaj ni bilo mogoče dokončno reči, katera od teh teorij je pravilna. 'Ker ne moremo neposredno opazovati, kako je nastal Jupiter, moramo sestaviti koščke skupaj z informacijami, ki jih imamo danes,' je dejal Miguel. 'In to ni lahka naloga.'

Ta računalniška ilustracija prikazuje Nasino vesoljsko plovilo Juno nad Veliko rdečo pego plinskega velikana.

Ta računalniška ilustracija prikazuje Nasino vesoljsko plovilo Juno nad Veliko rdečo pego plinskega velikana.(Zasluge za sliko: MARK GARLICK/ZNANSTVENA KNJIŽNICA FOTOGRAFIJ/Getty Images)

(odpre se v novem zavihku)

Sondiranje planeta

Da bi poskusili razrešiti razpravo, so morali raziskovalci ustvariti sliko Jupitrove notranjosti. 'Tu na Zemlji uporabljamo seizmografe za preučevanje notranjosti planeta s pomočjo potresov,' je dejal Miguel. Toda Jupiter nima površine, na katero bi lahko postavili takšne naprave, Jupitrovo jedro pa tako ali tako verjetno ne bo imelo veliko tektonske aktivnosti, je dodala.

Namesto tega so raziskovalci zgradili računalniške modele Jupitrove notranjosti s kombiniranjem podatkov, ki jih je večinoma zbral Juno, in nekaj podatkov iz njegovega predhodnika Galilea. Sondi sta izmerili gravitacijsko polje planeta na različnih točkah njegove orbite. Podatki so pokazali, da ima kamniti material, ki ga nabere Jupiter, visoko koncentracijo težkih elementov, ki tvorijo gosto trdno snov in imajo zato močnejši gravitacijski učinek kot plinasta atmosfera. Ti podatki so ekipi omogočili, da je začrtala rahle razlike v gravitaciji planeta, kar jim je pomagalo videti, kje se znotraj planeta nahaja kamniti material.

'Juno je zagotovil zelo natančne podatke o gravitaciji, ki so nam pomagali omejiti porazdelitev materiala v Jupitrovi notranjosti,' je dejal Miguel. 'To so zelo edinstveni podatki, ki jih lahko dobimo samo z vesoljskim plovilom, ki kroži okoli planeta.'

Raziskovalčevi modeli so razkrili, da je znotraj Jupitra ekvivalent med 11 in 30 zemeljskimi masami težkih elementov (3 % do 9 % Jupitrove mase), kar je veliko več od pričakovanega.

Prodniki proti planetezimalom

Novi modeli kažejo na izvor planetesimalnega požiranja Jupitra, ker teorija kopičenja kamenčkov ne more pojasniti tako visoke koncentracije težkih elementov, je dejal Miguel. Če bi Jupiter prvotno nastal iz kamenčkov, bi morebitni začetek procesa kopičenja plina, ko bi bil planet dovolj velik, takoj končal fazo kopičenja skal. To je zato, ker bi rastoča plast plina ustvarila tlačno oviro, ki bi preprečila, da bi dodatni kamenčki potegnili notranjost planeta, je pojasnil Miguel. Ta okrnjena faza kopičenja skal bi Jupitru verjetno močno zmanjšala številčnost težkih kovin ali kovinskost, kot so izračunali raziskovalci.

Vendar bi lahko planetezimali zažareli v Jupitrovo jedro tudi potem, ko se je začela faza kopičenja plina; to je zato, ker bi bila gravitacijska sila na kamenje večja od pritiska, ki ga izvaja plin. To hkratno kopičenje kamnitega materiala in plina, ki ga predlaga planetezimalna teorija, je edina razlaga za visoke ravni težkih elementov v Jupitru, so povedali raziskovalci.

Študija je razkrila še eno zanimivo ugotovitev: Jupitrova notranjost se ne meša dobro v njegovo zgornjo atmosfero, kar je v nasprotju s tem, kar so znanstveniki prej pričakovali. Novi model Jupitrove notranjosti kaže, da so težki elementi, ki jih je planet absorbiral, ostali večinoma blizu njegovega jedra in spodnje atmosfere. Raziskovalci so domnevali, da je konvekcija premešala Jupitrovo atmosfero, tako da bi se bolj vroč plin v bližini planetovega jedra dvignil v zunanjo atmosfero, preden bi se ohladil in padel nazaj; če bi bilo tako, bi bili težki elementi bolj enakomerno pomešani po atmosferi.

Vendar je možno, da imajo nekatera območja Jupitra majhen konvekcijski učinek, zato je potrebnih več raziskav, da bi natančno ugotovili, kaj se dogaja v atmosferi plinastega velikana, je dejal Miguel.

Ugotovitve raziskovalcev bi lahko spremenile tudi zgodbe o izvoru drugih planetov v sončnem sistemu. 'Jupiter je bil najvplivnejši planet pri nastanku sončnega sistema,' je dejal Miguel. Njegova gravitacijska sila je pomagala oblikovati velikost in orbite njegovih kozmičnih sosedov, zato ima določanje, kako je nastal, pomembne posledice za druge planete, je dodala. Ugotovitve kažejo tudi na morebiten planetezimalni izvor drugih plinastih velikanov v sončnem sistemu: Saturn , Uran in Neptun .

Tudi drugi plinasti svetovi v drugih zvezdnih sistemih so morda nastali s požiranjem planetezimalov in ne kamenčkov, kar pomeni, da imajo lahko tudi večjo kovinskost, kot nakazuje njihov videz. Zato je pomembno, da ko najdemo te nove svetove, ki jih išče NASATeleskop James Webb, ne sodimo jih po oblačnem pokrovu, so povedali raziskovalci.

Študija je bila objavljena na spletu 8. junija v reviji Astronomija in astrofizika (odpre se v novem zavihku).

Zanimivi Članki