Астрофизики опровергли теорию о формировании Юпитера: видео
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.
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». Открытие этого факта в 2017 году стало возможным благодаря данным космического аппарата НАСА «Юнона».
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.
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.
«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.
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.
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.
Соавтор исследования доктор Джейкоб Кегеррайс добавил:
«Гигантские удары — важная часть истории многих планет, но они не могут объяснить все. Наш проект также продвинул новые методы моделирования катастрофических событий, позволяя лучше понять разнообразие планет как в Солнечной системе, так и за ее пределами».
Исследование показывает, что внутреннее строение гигантских планет сложнее, чем предполагалось ранее: их ядра формировались не в результате одного катастрофического удара, а постепенно — в процессе долгого накопления вещества.