Юпитер столкнулся с планетой размером с Уран в молодости

Миссия НАСА «Юнона» выявила «нечеткое» ядро ​​Юпитера, что побудило астрономов предположить, что газовый гигант столкнулся с планетой размером с Уран в свои молодые годы.

В 2016 году космический аппарат НАСА Юнона прибыл к Юпитеру с целью заглянуть сквозь плотные облака Юпитера, чтобы раскрыть внутренние секреты гигантской планеты. Наряду с потрясающими фотографиями, которые Юнона прислала обратно, она также использовала свои инструменты, чтобы заглянуть глубоко в сердце Юпитера.

Одним из самых больших открытий космического корабля было ядро ​​менее компактное, чем ожидали ученые. Вместо резкого перехода между плотным ядром и более газообразными внешними слоями показания Юноны подразумевают нечеткую границу, когда ядро ​​просачивается в атмосферу почти на половину радиуса планеты.

Теперь астрономы во главе с Шан-Фей Лю из Университета Сунь Ятсена в Китае выдвинули объяснение этого нечеткого ядра: молодой прото-Юпитер был вовлечен в лобовое столкновение с большой протопланетой размером примерно с Урана. Моделирование показывает, что даже если событие произошло 4,5 миллиарда лет назад, когда планеты еще формировались, образовавшееся нечеткое ядро ​​могло сохраниться и сегодня. Лю и его коллеги опубликовали свои выводы 14 августа в журнале Nature.

Лобовое столкновение

Наиболее распространенная история образования Юпитера заключается в том, что он первым собрал свои тяжелые элементы, образовав плотное ядро. В тот момент он был достаточно тяжелым, чтобы привлечь огромное количество более легких газов водорода и гелия, составляющих большую часть его объема.

Но этот сценарий привел бы к современному Юпитеру с компактным плотным ядром, окруженным более легкими газами – как думали планетологи в течение многих лет. Потребовались чрезвычайно точные измерения силы тяжести Юноны, чтобы узнать, что ядро ​​Юпитера на самом деле нечеткое, а внешнее ядро ​​просачивается в газ вокруг него на тысячи миль. Это открытие стало шоком для астрономов, когда ученые Юнона впервые сообщили о находке в 2017 году.

Исследователи говорят, что для того, чтобы это нечеткое ядро ​​возникло естественным образом, на Юпитер должно было попасть от 10 до 20 земных масс тяжелых материалов после того, как ядро ​​закончило формирование и половина его газовой оболочки уже сформировалась. Но это физически маловероятно – как только Юпитер начал набирать атмосферу, это должно было происходить так быстро, и эта самая атмосфера отталкивала бы более тяжелые частицы пыли от оседания на планете.

Победа над скептиками

Поэтому ученые начали размышлять о том, как еще могло образоваться нечеткое ядро ​​Юпитера, и Шан-Фей Лю представил идею массивного столкновения. Протопланета размером в 10-20 раз больше Земли, сделанная из достаточно плотных материалов, в какой-то момент в начале истории газового гиганта врезалась в ядро ​​Юпитера.

«Для меня это звучало очень маловероятно, – заявила Андреа Изелла, соавтор статьи, в заявлении, – что вероятность составляет один на триллион. Но Шан-Фэй убедил меня простым расчетом, что это не так уж невероятно».

Становится все более и более очевидным, что ранняя Солнечная система была агрессивным местом, где столкновения планет были довольно обычным явлением. 

К примеру, около 4,5 миллиардов лет назад объект размером с Марс (или, возможно, ряд объектов меньшего размера) врезался в Землю, послав при этом в космос куски земной коры. Они упали на орбиту планеты и в конечном итоге объединились, образовав нашу Луну.

Из нашей статьи: "Луна удаляется от Земли со скоростью 3,8 сантиметра в год, но так было не всегда"

Моделирование Лю также показало, что если произойдет такое сильное лобовое столкновение, ядру действительно могут потребоваться миллиарды лет, чтобы снова успокоиться, что значительно меньше текущего срока жизни Солнечной системы.

DOI: 10.1038/s41586-019-1470-2

Поддержать 4everScience 💸