Мягкое ядро жёсткого гиганта: парадокс Юпитера, который меняет взгляд на мироздание

Юпитер, самая большая планета в нашей Солнечной системе, хранит в себе множество тайн, которые продолжают озадачивать учёных. Одной из таких загадок является "разрежённое ядро" — центральная часть планеты, которая не имеет чётких границ, как это предполагалось ранее.

Необычная структура ядра

Вместо ожидаемого каменистого центра, окружённого слоями газа, ядро Юпитера плавно переходит в водородные слои, образуя переходную зону. Это открытие было сделано благодаря космическому аппарату НАСА "Юнона", который исследует Юпитер с 2016 года. Учёные были удивлены, поскольку предполагали, что у планет-гигантов должны быть более чётко выраженные ядра. Загадка усложняется тем, что у Сатурна наблюдается аналогичная структура разрежённого ядра.

Одно из популярных объяснений размытого ядра Юпитера связано с катастрофическим столкновением в его ранней истории. Исследователи предполагают, что массивный объект, возможно, содержащий половину вещества ядра Юпитера, врезался в молодую планету с такой силой, что перемешал её центральную часть. Это столкновение могло смешать плотные породы и лёд с более лёгкими водородом и гелием.

Моделирование столкновений

Группа учёных из Даремского университета решила проверить эту теорию с помощью компьютерного моделирования. В сотрудничестве с учеными из НАСА, SETI и Университета Осло они использовали суперкомпьютер DiRAC COSMA для симуляции столкновений массивных объектов с планетами, подобными Юпитеру. Команда провела множество симуляций, протестировав различные сценарии, включая экстремальные столкновения.

Результаты оказались неожиданными: ни одно из моделирований не привело к стабильному разрежённому ядру, как у Юпитера. Модели показали, что после гигантского удара плотный каменистый материал быстро осядет, создавая резкую границу между ядром и внешними водородными слоями.

Томас Сэнднес из Даремского университета отметил, что в моделях мы видим, что подобное столкновение буквально сотрясает планету до самого её ядра, но это не объясняет то внутреннее строение Юпитера, которое мы наблюдаем сегодня.

Постепенное формирование ядра

Исследование предполагает, что разрежённое ядро Юпитера могло сформироваться в результате более медленного процесса. Эта структура, вероятно, возникла не из-за одного драматического удара, а в результате постепенного поглощения как тяжёлых, так и лёгких материалов в процессе формирования планеты миллиарды лет назад.

Доктор Луис Теодоро из Университета Осло добавил, что схожая структура у Сатурна подтверждает идею о том, что разрежённые ядра формируются постепенно, а не в результате редких катастрофических событий.

Значение открытий

Эти открытия имеют важное значение не только для понимания Юпитера, но и для изучения экзопланет. Астрономы обнаружили множество планет размером с Юпитер и Сатурн, вращающихся вокруг других звёзд. Если разрежённые ядра формируются постепенно, это предполагает, что многие из этих далёких миров могут иметь схожую внутреннюю структуру.

Исследование показывает, что, хотя гигантские столкновения играли важную роль в формировании планет, они не могут объяснить все наблюдаемые особенности. По мере того как учёные продолжают изучать наше звёздное окружение и тысячи планет за его пределами, загадки, подобные ядру Юпитера, напоминают нам о том, что Вселенная хранит множество сюрпризов.