Јупитер речиси целосно е составен од водород и хелиум. Количината на секој од нив е во согласност со теоретските количини во примордијалната соларна маглина.
Но, Јупитер содржи и други, потешки елементи, кои астрономите ги нарекуваат метали. Иако тие се релативно малку застапени во составот на планетата, самото присуство на металите и нивната распространетост, на астрономите им кажуваат многу.
Заслуги:Kevin M. Gill/NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS
Според една нова студија, содржината и дистрибуцијата на металите на Јупитер укажуваат дека тој во периодот на млада планета “проголтал” бројни мали вселенски тела (т.е. остатоци од помали протопланети) – планетезимали.
Нашето сознание за настанокот и еволуцијата на Јупитер целосно се менува откако вселенското летало на НАСА – Џуно стигнало до планетата во јули 2016 и започнало да прибира подетални информации.
Една од карактеристиките на оваа мисија е инструментот за научно истражување на гравитацијата (Gravity Science Instrument). Тој испраќа радио сигнали во двете насоки помеѓу Џуно и Длабоката Вселенска Мрежа (Deep Space Network) на Земјата.
Овој процес го мери гравитационото поле на Јупитер и на научниците им обезбедува повеќе сознанија за составот на планетата.
Во времето кога се формирал, Јупитер започнал со акреција на карпест материјал. Потоа следувал период на забрзана апсорпција на гасови од сончевата маглина и во текот на многу милиони години тој се претварал во џин каков што е денес.
Но, има едно значајно прашање кое се однесува на почетниот период на акреција на карпите. Дали Јупитер апсорбирал вселенски карпи со поголема маса како планетезимали, или пак, акретирал мали камчиња? Одговорот на ова прашање укажува на тоа во кој временски период се формиралa оваа планета.
Сега, една нова студија бара одговор на тоа прашање. Насловена како “Нехомогената обвивка на Јупитер”, објавена е во списанието Astronomy and Astrophysics. Главен автор е Јамила Мигел (Yamila Miguel), доцент по астрофизика при Лајден Опсерваторијата (Leiden Observatory) и Холандскиот Институт за Истражување на Вселената (The Netherlands Institute for Space Research).
Благодарение на снимките од JunoCam – камерата поставена на вселенското летало Џуно, прекрасните фотографии од Јупитер станаа вообичаени. Но, она што го гледаме сепак е само дел од обвивката. Сите тие фасцинантни фотографии од облаците и бурите го прикажуваат само површинскиот слој од атмосферата на планетата, во длабочина од околу 50 километри.
Клучот за создавањето и еволуцијата на Јупитер се крие длабоко во атмосферата на планетата, чија длабочина е десетици илјади километри.
Општо е прифатено дека Јупитер е најстарата планета во Сончевиот Систем. Но, научниците сакаат да знаат колку време било потребно за неговото формирање. Авторите на студијата сакале да ги проучат металите во атмосферата со употреба на Гравитациониот Научен eксперимент (Gravity Science experiment – GS) на Џуно.
Присуството и распространетоста на ситните камчиња во атмосферата на Јупитер играат централна улога во сфаќањето за настанокот на планетата, а токму GS експериментот ја одредува дисперзијата на ситните камчиња низ атмосферата.
Во времето пред Џуно и неговиот GS експеримент, не постоеле прецизни податоци за гравитационите хармоници на Јупитер.
Истражувачите открија дека атмосферата на Јупитер не е толку хомогена како што претходно се сметало. Металите се наоѓаат главно во центарот на планетата, а во помал дел во останатите слоеви. Збирно, тие метали имаат маса која е 10 до 30 пати поголема од масата на Земјата.
Со помош на овие податоци тимот изградил модел на Јупитеровата внатрешна динамика. Истражувачите велат: “Во овој труд ние извршивме спојување на најсеопфатната и најразновидната колекција на модели на внатрешноста на Јупитер досега и нив ги користиме за проучување на распространетоста на тешките елементи во обвивката на планетата”.
Тимот создаде два сета модели. Првиот сет се трислојни модели, а вториот се модели со разредено јадро.
“Постојат два механизми со кои гасовит џин како Јупитер акумулира метали во периодот на неговото создавање: преку акреција на ситни камчиња, или пак на големи карпести формации – планетезимали”, вели Мигел.
“Знаеме дека штом младата новосоздадена планета достигне одредена големина, таа започнува да исфрла карпест материјал. Присуството на метали во Јупитер кое сега го гледаме било невозможно да се случи порано. Затоа можеме да ја исклучиме претпоставката според која во создавањето на Јупитер биле акумулирани само поситни камчиња како цврст материјал. Планетезималите пак, се премногу големи за да бидат блокирани, па произлегува дека токму тие играле главна улога во создавањето“.
Изобилството на метали во внатрешноста на Јупитер опаѓа од центарот кон површината на планетата. Ова укажува на отсуство на конвекција во длабоката атмосфера на планетата, за која научниците порано сметаа дека се одвивала.
“Порано, ние сметавме дека Јупитер има конвекција, дека е како зовриена вода и дека планетата е рамномерно измешана. Но нашето откритие вели поинаку” наведува Мигел.
“Ние сме цврсто уверени дека изобилството на тешки метали не е подеднакво застапено насекаде во обвивката на Јупитер. Нашите резултати упатуваат на тоа дека додека неговата обвивка од водород и хелиум растела, Јупитер продолжил континуирано да натрупува тешки елементи во големи количини. Ова е во спротивност со предвидувањата базирани на теоријата на “мали камчиња со големина на лешник” за постанокот на планетата. Сега, резултатите даваат предност на планетезималните или посложените хибридни модели” – наведуваат авторите во својот труд.
Тие исто така заклучуваат дека во случајот на Јупитер немало конвективно струење, дури ни во периодот кога тој бил млада и вжарена планета.
Резултатите до кои дошол тимот се прошируваат на проучување на гасовити егзопланети и на напорите да се одреди нивниот металицитет. “Нашиот резултат дава базичен пример за егзопланетите: нехомогената обвивка укажува дека металицитетот што се следи е всушност долната граница од севкупниот металицитет на планетата”
Во случајот на Јупитер не постоел начин да се одреди металицитетот на дистанца. Дури по пристигнувањето на Џуно, научниците добиле можност индиректно да го одредат металицитетот. “Затоа одредувањето на металицитетот од посебни атмосферски опсервации на егзопланетите, може да не е вистински одраз на севкупниот металицитет на планетата”.
Една од научните задачи на вселенскиот телескоп Џејмс Веб е мерење на атмосферата на егзопланетите и одредување на нивниот состав. Според резултатите од ова истражување, податоците што ги обезбедува Џејмс Веб, можеби нема прецизно да ни доловат што точно се случува во подлабките слоеви на џиновските гасни планети.
Оваа статија првично беше објавена од Universe Today. Оригиналната статија прочитајте ја на следниов линк
Превел: Миро Брандјолица
