|
Пристальный взгляд на историю происхождения Юпитера
|
|
|
|
Один из самых важных открытых вопросов в теории образования планет — это история происхождения Юпитера. Используя сложное компьютерное моделирование, исследователи из Цюрихского университета (UZH) и Национального центра научных исследований (NCCR) PlanetS теперь проливают новый свет на историю формирования Юпитера. Их результаты были опубликованы в The Astrophysical Journal Letters. Когда в 1995 году космический аппарат «Галилео» запустил зонд, десантировавшийся в атмосферу Юпитера, он показал, среди прочего, что там обогащены тяжелые элементы (элементы тяжелее гелия). В то же время последние модели структуры Юпитера, основанные на измерениях гравитационного поля космическим кораблем Юнона, предполагают, что внутренняя часть Юпитера не однородна, а имеет сложную структуру.
|
|
|
«Поскольку теперь мы знаем, что внутренняя часть Юпитера не полностью смешана, мы ожидаем, что тяжелые элементы будут находиться в глубине гигантской газовой планеты, поскольку тяжелые элементы в основном накапливаются на ранних стадиях планетарного формирования», — соавтор исследования. Профессор Цюрихского университета и член NCCR PlanetS Равит Хеллед начинает объяснять. «Только на более поздних стадиях, когда растущая планета станет достаточно массивной, она сможет эффективно притягивать большое количество газов легких элементов, таких как водород и гелий. Поиск сценария формирования Юпитера, который согласуется с предсказанной внутренней структурой, а также с измеренными атмосферными Поэтому обогащение является сложной задачей, но имеет решающее значение для нашего понимания планет-гигантов», — говорит Хеллед. Из множества теорий, которые были предложены до сих пор, ни одна не могла дать удовлетворительного ответа.
|
|
|
|
Долгая миграция
|
|
|
|
«Наша идея состояла в том, что Юпитер собрал эти тяжелые элементы на поздних стадиях своего формирования, мигрируя. При этом он должен был двигаться через области, заполненные так называемыми планетезималями — небольшими планетарными строительными блоками, состоящими из материалов тяжелых элементов — и накапливал их в своей атмосфере», — объясняет ведущий автор исследования Шо Шибата, научный сотрудник Цюрихского университета и член NCCR PlanetS.
|
|
|
|
Однако миграция сама по себе не является гарантией накопления необходимого материала. «Из-за сложных динамических взаимодействий мигрирующая планета не обязательно аккрецирует планетезимали на своем пути. Во многих случаях вместо этого планета фактически рассеивает их — мало чем отличается от овчарки, разгоняющей овец», — отмечает Шибата. Поэтому команде пришлось провести бесчисленное количество симуляций, чтобы определить, приводят ли какие-либо пути миграции к достаточному накоплению материала.
|
|
|
|
«Мы обнаружили, что достаточное количество планетезималей можно было бы захватить, если бы Юпитер сформировался во внешних регионах Солнечной системы — примерно в четыре раза дальше от Солнца, чем там, где он находится сейчас, — а затем мигрировал в свое нынешнее положение. По этому сценарию он двигался через область, где условия благоприятствовали аккреции материала — «золотое пятно» аккреции, как мы это называем», — сообщает Шо.
|
|
|
|
Новая эра в планетарной науке
|
|
|
|
Объединив ограничения, введенные зондом Galileo, и данные Juno, исследователи, наконец, пришли к удовлетворительному объяснению. «Это показывает, насколько сложны гигантские газовые планеты и насколько сложно реалистично воспроизвести их характеристики», — отмечает Равит Хеллед. «Нам потребовалось много времени в планетарной науке, чтобы добраться до стадии, когда мы можем, наконец, изучить эти детали с помощью обновленных теоретических моделей и численного моделирования. Это помогает нам заполнить пробелы в нашем понимании не только Юпитера и нашей Солнечной системы, но и многие наблюдаемые планеты-гиганты вращаются вокруг далеких звезд», — заключает Хеллед.
|
|
|
|
Источник
|
