Не катастрофа, а эволюция: что скрывает ядро газового гиганта — ответ из космоса и лабораторий

Ученые из Даремского университета (Англия) поставили под сомнение популярную гипотезу о том, что необычное ядро Юпитера возникло в результате катастрофического удара в ранней истории планеты. Их работа, выполненная совместно с исследователями НАСА, исследовательский институт SETI и Университета Осло, опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Исследование предлагает новое объяснение формирования "разбавленного ядра” Юпитера, основанное на постепенном накоплении и смешении материалов в процессе формирования планеты.

Юпитер, крупнейшая планета Солнечной системы, хранит загадку в своем центре. В отличие от прежних ожиданий, его ядро не имеет четкой границ. В его составе плотные вещества (камни и лед) постепенно переходят в слои водорода и гелия. Такая структура получила название "разбавленного ядра". Необычное строение ядра Юпитера долгое время оставалось загадкой для ученых.

"Юнона”: открытие факта о разбавленном ядре и данные космического аппарата НАСА

Открытие этого факта в 2017 году стало возможным благодаря данным космического аппарата НАСА "Юнона". Миссия "Юнона” предоставила ценные данные о внутреннем строении Юпитера, которые позволили ученым обнаружить "разбавленное ядро”.

Ранее ученые предполагали, что необычное строение могло возникнуть после колоссального удара с другой молодой планетой. Столкновение, по этой версии, перемешало бы центральные области Юпитера и объяснило бы его "размытое" ядро. Гипотеза о столкновении была предложена для объяснения необычного строения ядра Юпитера.

Суперкомпьютерные симуляции: проверка гипотезы и неожиданные результаты

Чтобы проверить гипотезу, команда провела суперкомпьютерные симуляции с использованием открытого кода SWIFT на мощнейшей системе DiRAC COSMA в Даремском университете. В моделях учитывалось, как материалы различной плотности — тяжелые элементы ядра и легкие газы оболочки — могут перемешиваться после удара. Результаты оказались неожиданными для всех.

Ни одна из симуляций не показала устойчивого формирования "разбавленного ядра" после столкновения. Наоборот, плотные материалы ядра быстро "оседали" обратно, восстанавливая четкую границу с водородом и гелием. Суперкомпьютерные симуляции не подтвердили гипотезу о столкновении как причине формирования "разбавленного ядра” Юпитера.

"В наших симуляциях мы видим, что такое воздействие буквально сотрясает планету до глубины души — просто не в том смысле, чтобы объяснить внутреннюю часть Юпитера, которую мы видим сегодня", — отметил ведущий автор исследования доктор Томас Санднес из Даремского университета.

Исследователи считают, что ядро Юпитера стало "разбавленным" не из-за одного драматического события, а в ходе длительного процесса формирования: планета накапливала тяжелые и легкие материалы постепенно, и они естественным образом смешивались. Постепенное накопление и смешение материалов является более вероятным объяснением формирования "разбавленного ядра” Юпитера.

Сатурн: признаки аналогичной структуры и укрепление идеи о постепенном формировании

Интересно, что недавно ученые нашли признаки аналогичной структуры и у Сатурна.

"Тот факт, что Сатурн также имеет разбавленное ядро, укрепляет идею о постепенном формировании этих структур, а не о редких экстремальных ударах", — пояснил доктор Луис Теодоро из Университета Осло.

Обнаружение "разбавленного ядра” у Сатурна подтверждает гипотезу о постепенном формировании таких структур.

Многие экзопланеты, похожие на Юпитер и Сатурн, уже открыты вокруг других звезд. Если разбавленные ядра формируются естественным образом, это означает, что подобные сложные внутренние структуры могут быть у большинства таких миров. Открытие "разбавленного ядра” у Юпитера и Сатурна может иметь важные последствия для понимания формирования и эволюции экзопланет.

Интересные факты о Юпитере и Сатурне

Юпитер является крупнейшей планетой Солнечной системы и имеет массу в 2,5 раза больше, чем все остальные планеты вместе взятые.
Сатурн известен своими впечатляющими кольцами, состоящими из миллиардов ледяных и каменных частиц.
Юпитер и Сатурн являются газовыми гигантами и не имеют твердой поверхности.

В заключение, новое исследование опровергло гипотезу о катастрофическом столкновении как причине формирования "разбавленного ядра” Юпитера и предложило новое объяснение, основанное на постепенном накоплении и смешении материалов. Это открытие расширяет наши знания о формировании и эволюции планет-гигантов в Солнечной системе и за ее пределами.