Внутренние слои Юпитера полны останков маленьких планет, которые он поглотил, расширяясь до размеров монстра, которым известен сегодня. К таким выводам исследователи пришли, получив первое четкое представление о химическом составе слоев облаков планеты-гиганта, сообщает Live Science.
Несмотря на то, что Юпитер является самой крупной планетой в Солнечной системе, о его внутренней «работе» известно мало. Существует множество снимков внешних слоев облаков газового гиганта, которые сделали телескопы, но эти облака действуют наподобие защитного экрана, не позволяя взгляду проникать глубже.
Юпитер сформировался первым из планет Солнечной системы, в первые несколько миллионов лет ее существования. Но, несмотря на это, нам мало что известно о его происхождении, отмечает ведущий автор нового исследования Ямила Мигель из Лейденского университета в Нидерландах.
В ходе исследования ученым удалось заглянуть за облака Юпитера благодаря гравитационным данным, собранным станцией «Юнона». Эти данные позволили авторам составить карту каменистого материала внутри ядра планеты, которая показала удивительно высокое содержание тяжелых элементов. Химический состав подразумевает, что Юпитер пожирал «планеты-младенцы» во время своего роста.
Сегодня Юпитер является шаром клубящегося газа, но он начинал свое существование с аккреции каменистого материала, как и все другие планеты Солнечной системы. По мере того как гравитация планеты притягивала все больше и больше камней, ядро становилось настолько плотным, что начало притягивать большие количества газа с дальних расстояний — в основном водород и гелий, оставшиеся после рождения Солнца, — в результате сформировалась гигантская, наполненная газом атмосфера.
Существует две конкурирующие теории о том, как Юпитер смог накопить свой каменистый материал. Согласно первой из них, планета собрала большое количество мелких космических камней, которые астрономы называют галькой. Другая теория предполагает, что Юпитер поглотил множество планетезималей – крупных космических камней, из которых могли бы сформироваться планеты.
До недавнего времени выявить, какая же теория является более подходящей, было невозможно. Теперь же ученым удалось построить компьютерную модель внутреннего строения Юпитера, благодаря данным, полученным «Юноной» и ее предшественником «Галилео».
Эта модель показала, что масса тяжелых элементов во внутренней структуре Юпитера эквивалентна 11-30 массам Земли (3-9% массы Юпитера). А это гораздо больше, чем пердполагалось.
По словам Мигеля, эта теория согласуется с формированием Юпитера из планетезималей, поскольку невозможно собрать такое количество тяжелых элементов из космической гальки.
Исследование также выявило неожиданную деталь: внутренние части Юпитера плохо смешиваются с верхними слоями его атмосферы, что идет в разрез с представлениями ученых. Тяжелые элементы, которые поглотила планета, остались возле ее ядра и нижних слоев атмосферы. Астрономы же ожидали, что конвекция смешала атмосферу Юпитера, так что более горячий газ около ядра планеты поднялся во внешнюю атмосферу, прежде чем охладиться и снова упасть вниз; если бы это было так, то тяжелые элементы были бы более равномерно перемешаны в атмосфере.