Jupiter conține până la 9% roci și minerale, ceea ce înseamnă că a mâncat o mulțime de planete în tinerețe

Jupiter este compus aproape în întregime din hidrogen și heliu. Cantitățile lor respective corespund îndeaproape cu cantitățile teoretice din nebuloasa solară primordială. Dar conține și alte elemente, mai grele, pe care astronomii le numesc metale. Deși mineralele sunt o mică parte din Jupiter, prezența și distribuția lor le spune multe astronomilor.

Potrivit unui nou studiu, conținutul de minerale și distribuția acestuia pe Jupiter înseamnă că planeta a mâncat o mulțime de planete tinere stâncoase în tinerețe.

De când nava spațială Juno a NASA a sosit pe Jupiter în iulie 2016 și a început să colecteze date detaliate, aceasta ne-a schimbat înțelegerea despre formarea și evoluția lui Jupiter. Una dintre caracteristicile misiunii este Gravitatie o unealta. Trimite semnale radio înainte și înapoi între Juno și rețea spațială adâncă pe Pământ. Procesul măsoară câmpul gravitațional al lui Jupiter și le spune cercetătorilor mai multe despre formarea planetei.

Când s-a format Jupiter, a început să acumuleze material stâncos. Aceasta a fost urmată de o perioadă de acumulare rapidă de gaze din nebuloasa solară, iar după milioane de ani, Jupiter a devenit gigantul care este astăzi. Dar există o întrebare importantă în ceea ce privește perioada inițială de acumulare a rocii. Ați strâns aglomerații mai mari de rocă ca niște planete minore? Sau a acumulat o substanță de mărimea unui pietriș? În funcție de răspuns, Jupiter s-a format pe scări de timp diferite.

Un nou studiu a început să răspundă la această întrebare. Titlu: „Jupiter” plic eterogenși publicat în Journal of Astronomy and Astrophysics.Autoarea principală este Yamila Miguel, profesor asistent de astrofizică la Observatorul din Leiden & Institutul Olandez pentru Cercetări Spațiale.

Datorită navei spațiale Juno, suntem din ce în ce mai obișnuiți cu imagini superbe cu Jupiter JunoCam. Dar ceea ce vedem este doar adânc în piele. Toate acele imagini fermecătoare cu nori și furtuni sunt doar cei 50 de kilometri exteriori (31 de mile) ai atmosferei planetei. Cheia formării și evoluției lui Jupiter este îngropată adânc în atmosfera planetei, care se află la zeci de mii de kilometri adâncime.

Este larg acceptat faptul că Jupiter este cea mai veche planetă din sistemul solar. Dar oamenii de știință vor să știe cât de mult a durat formarea. Autorii lucrării au vrut să găsească minerale în atmosfera planetei utilizând experimentul Juno Gravitational Science. Prezența și distribuția pietricelelor în atmosfera planetei joacă un rol cheie în înțelegerea formării lui Jupiter, iar experimentul științei gravitaționale a măsurat dispersia pietricelelor în atmosferă. Înainte de Juno și experimentul său științific gravitațional, nu existau date precise despre armonicile gravitaționale ale lui Jupiter.

Cercetătorii au descoperit că atmosfera lui Jupiter nu este atât de omogenă pe cât se credea anterior. Există mai multe minerale în apropierea centrului planetei decât în ​​celelalte straturi. În total, mineralele adaugă între 11 și 30 de mase Pământului.

Cu datele în mână, echipa a construit modele ale dinamicii interne a lui Jupiter. „În această lucrare, compilam cel mai cuprinzător și divers set de modele interne ale lui Jupiter până în prezent și le folosim pentru a studia distribuția elementelor grele în atmosfera planetei”, au scris ei.

Echipa a creat două seturi de modele. Primul grup este modelele cu trei straturi, iar al doilea este modelele cu miez redus.

„Există două mecanisme prin care un gigant gazos precum Jupiter poate obține minerale în timpul formării sale: prin acumularea de pietricele mici sau de planete minore mari”, a spus autorul principal, Miguel. „Știm că, odată ce o planetă mică devine suficient de mare, începe să arunce pietricele. Bogăția minerală din Jupiter pe care o vedem acum ar fi imposibil de atins înainte de asta. Așa că putem exclude scenariul folosind doar pietricele ca solid în timpul formării lui Jupiter. Planetele mici sunt mai mari decât a fi interzis, așa că trebuie să fi jucat un rol.”

Abundența mineralelor din interiorul lui Jupiter scade odată cu distanța față de centru. Acest lucru indică o lipsă de convecție în atmosfera profundă a planetei, despre care oamenii de știință credeau că există. „Mai devreme, am crezut că Jupiter are un transfer de căldură, ca apa clocotită, ceea ce îl face destul de amestecat”, a spus Miguel. „Dar descoperirile noastre apar diferit”.

„Demonstrăm cu tărie că abundența elementului greu nu este omogene în coaja lui Jupiter”, au scris autorii în lucrarea lor. „Rezultatele noastre indică faptul că Jupiter a continuat să acumuleze elemente grele în cantități mari în timp ce atmosfera sa de hidrogen și heliu creștea, contrar previziunilor bazate pe masa de sechestrare a pietricelelor în cea mai simplă încarnare, preferând în schimb modele bazate pe Pământ sau modele hibride mai complexe. „

Autorii au concluzionat, de asemenea, că Jupiter nu s-a amestecat cu convecția după ce s-a format, chiar și atunci când era încă tânăr și fierbinte.

Descoperirile echipei se extind și la studiul exoplanetelor gazoase și eforturile de a determina metalicitatea acestora. „Rezultatul nostru… oferă un exemplu de bază al unei exoplanete: plicul eterogen indică faptul că metalicitatea observată este o limită inferioară a metalicității masei metalice a planetei”.

În cazul lui Jupiter, nu a existat nicio modalitate de a-i determina metalitatea de la distanță. Abia când a sosit Juno, oamenii de știință au putut măsura indirect metalitatea. „Prin urmare, elementele metalice deduse din observațiile atmosferice îndepărtate de pe exoplanete ar putea să nu reprezinte masa minerală a planetei”.

Când telescopul spațial James Webb începe operațiunile științifice, una dintre sarcinile sale este să măsoare atmosferele exoplanetelor și să determine compoziția acestora. După cum arată această lucrare, este posibil ca datele furnizate de Webb să nu surprindă ceea ce se întâmplă în straturile adânci ale planetelor gigantice gazoase.

Mai mult: