Юпитер може да е имал челен сблъсък с a масивна протопланета

Изображение на обект, който се разбива в Юпитер. EnlargeK. Суда & Y. А kimoto / Mabuchi Design Office

Планетообразуващите дискове започват като смесица от прах и газ, но газът не се задържа дълго. Като звездата в центъра им се запалва, радиацията, която излъчва, започва да изхвърля газа, евентуално оставете диск с нищо освен прах отзад. Че създава тесен прозорец за образуване на газови гиганти, които имат да нарасне достатъчно голям, за да започне да мете с газ, преди звездата да кара всичко изключено.

Нашите сегашни модели предполагат, че най-добрият начин да направите това е да започнете с голямо твърдо тяло, приблизително 10 пъти по-голямо от масата на Земята. Това е достатъчно голямо, за да изтеглите газ бързо и да започнете да бягате процес, чрез който непрекъснато нарастващата маса привлича повече материал от по-далеч в диска. Това би подсказало това, заровено дълбоко под облаците и слоевете метален водород на Юпитер, има солидно ядро, което би омаловажило Земята, ако изобщо е имало съблечен от целия материал над него.

Освен всичко друго, мисията Juno е била предназначена да тества това идея чрез изучаване на гравитационното поле на гигантската планета. Но данните, които изпраща обратно, предполагат, че нещо странно е става вътре в Юпитер, с по-тежък материал извън непосредствена зона на ядрото, отколкото бихме очаквали. Сега, международен екип от изследователите дават възможно обяснение: ядрото на Юпитер беше разбит от челен сблъсък с масивна протопланета.

Какво се крие отдолу

Явно не можем директно да представим какво се случва вътре Юпитер. Вместо това трябва да разберем на какво се основава изводи, направени от гравитационното поле на планетата. И Юнона беше първата сонда, специално създадена да подобри разбирането ни от това гравитационно поле. Въпреки че все още се получават допълнителни данни, предварителен анализ предполага, че едно обяснение за това, което сме виждането е, че планетата има ядро, което новата книга описва като “разреден.” Вместо по-тежкото, твърдо материално същество концентрирани в сърцевината, изглежда, че са някои от по-тежките елементи разпространени широко във вътрешността на планетата, достигайки до около на половината път от повърхността на планетата.

Как се случи това изобщо не е ясно, като се има предвид, че ние смятаме Единственият начин за планета като Юпитер да се случи е да започне с a твърдо ядро. Възможно е други данни от Juno да показват това дифузно ядро ​​е малко вероятно. Като алтернатива, нашите модели на планетата формацията може да е грешна. Но изследователите започват с предположение, че всичко е правилно и че има нещо неочаквано става в интериора на Юпитер.

Единият вариант е металическият водороден слой на Юпитер постепенно ерозира сърцевината, но не знаем дали метална водородът е способен на това или как по-тежките елементи биха се смесили то. Вместо това авторите разглеждат възможността на Юпитер ядрото беше разрушено от сблъсък, подобно на този, който се образува системата Земя-Луна – макар и напълно различна по мащаб.

Сблъсъците могат да бъдат движени от самата формация на Юпитер. AЯдрото на 10-земна маса е само около 5% от крайната маса на Юпитер и процесът на бягство, който го заобикаля с газ, би се засилил гравитационното му издърпване с коефициент 30 за по-малко от милион години. Всички други тела наблизо биха могли да бъдат привлечени до сблъсък. И тъй като се смята, че ядрото на Юпитер се е формирало чрез поредица от сблъсъци между по-малки тела, има разумен шанс там беше нещо наблизо, което можеше да претърпи сблъсък.

За да тестват тази идея, изследователите проведоха голям брой симулации на ранната Слънчева система, вариращи точно конфигурация на Юпитер и всички близки орбитални тела. Те намериха че в много от тези симулации растежът на Юпитер предизвика всичко наблизо, за да пресече орбитите, което често води до сблъсъци. Поради огромното дърпане на Юпитер, повечето от сблъсъците в крайна сметка бяха изправени, директно изпращайки протопланетата до сърцевината на Юпитер.

Разбиване на ядрото

След това те се обърнаха към различен набор от симулации, като погледнаха какво се случи с ядрото на Юпитер в резултат. Точните подробности зависят от размера на това, което удря Юпитер и размера на гиганта планетата в момента на въздействието. Симулацията, която те изпълниха подробно включва Юпитер да се изпълнява от ядро ​​на осем Земя-маса заобиколен от две земни маси от газ. По-малки обекти, включително Протопланетите с размер на земята биха се разпаднали в атмосферата преди да достигне до ядрото.

Въпреки потресаващия мащаб на този сблъсък, той само добавя a малко количество от общата енергия, доставена на Юпитер по време на неговото формация. Но това променя енергията на самото ядро, която започва да се колебае. И конвекцията започва да носи продукти от тези трептения по-нагоре в планетата плик. В рамките на няколко дни Юпитер се установява в а състояние, където ядрото му е дифузно и се простира почти на половината път до повърхността на планетата.

Snapshots of the collision simulation.Уголемяване / Снимки на симулация на сблъсък.Университет Шан-Фей Лю / Сун Ятсен

Разбира се, това събитие се е случило преди повече от четири милиарда години и тя ще трябва да остане стабилна за интервенционното време, за да бъде открит от Юнона. Изследователите установили, че това е възможно ако вътрешната температура на Юпитер се стабилизира на 30 000 келвина. Всяка гореща и конвекция става достатъчно висока, за да елиминира градиент между ядрото и заобикалящата го среда, който се стабилизира наличието на по-тежък материал над сърцевината. Всеки охладител и конвекцията не е достатъчно силна и по-тежкият материал се оттегля обратно в сърцевината.

Защото се смята, че повечето планети са построени от множество сблъсъци между протопланети и по-малки тела, смятат авторите заслужава да се проучи дали дифузните ядра могат да бъдат често срещани характеристика на газовите гиганти. Имаше редица гигантски екзопланети които изглежда имат високо съдържание на метали в атмосферата си, което може да е продукт на подобни събития.

В момента няма очевиден начин да тествате тези неща и все още има шанс, че допълнителни данни от Juno ще подскажат алтернативни обяснения. Но ако идеята се задържи, планетарна учените без съмнение ще започнат да разглеждат последиците от тези сблъсъци и може да излязат с някаква явна индикация за белезите, които оставят на газовите гиганти.

Природа, 2019. DOI: 10.1038 / s41586-019-1470-2 (Относно Дойс).

Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: