Массивное лобовое столкновение Юпитера с формирующейся планетой в ранней Солнечной системе, около 4,5 миллиардов лет назад, может объяснить удивительные результаты измерений, проведенных зондом "Юнона", согласно последней статье, опубликованной в журнале Nature.
Астрономы из Университета Райса и китайского Университета Сунь Ят-сена говорят, что их сценарий лобового столкновения может объяснить таинственные гравитационные показания, которые указывают на то, что ядро Юпитера имеет меньшую плотность и куда больший размер, чем ожидалось.
«Это удивительно, - говорит Андреа Изелла, астроном и соавтор исследования. «Измерения показывают, что произошло что-то, что изменило ядро Юпитера, и именно здесь появляется сценарий мощного столкновения».
Изелла напоминает, что ведущие теории формирования планет указывают на то, что Юпитер начал свою жизнь как плотная, каменистая или ледяная планета, которая со временем собирала свою плотную атмосферу из протопланетного диска из газа и пыли, окружающего вновь образованное Солнце.
Изелла признает, что он скептически относился к предположению Шанг-Фея Лю, ведущего автора, что данные могут объяснить массивное столкновение, которое коснулось ядра Юпитера, смешав плотное ядро с более тонкими слоями окружающей атмосферы. Лю, в прошлом исследователь в группе Изеллы, в настоящее время является преподавателем в университете Сунь Ятсена в Чжухай, Китай.
«Мне это показалось маловероятным, но Шан-Фэй убедил меня чистыми расчетами в том, что я ошибаюсь», - вспоминает Изелла.
Исследовательская группа провела тысячи компьютерных симуляций и определила, что быстрорастущий Юпитер мог нарушить орбиты близлежащих «планетарных зародышей», протопланет на ранних стадиях формирования.
Лю указывает, что в расчеты были включены оценки вероятности столкновений в различных сценариях. Во всех случаях вероятность того, что Юпитер поглотил планетарный зародыш в первые несколько миллионов лет, составляла не менее 40%. Кроме того, сильное гравитационное воздействие Юпитера означало, что лобовые столкновения происходили довольно часто».
Изелла добавляет, что сценарий столкновения стал еще более убедительным после того, как Лю провел трехмерное компьютерное моделирование, которое показало, как такое столкновение повлияет на ядро Юпитера.
«Из-за высокой плотности и значительной энергии ударный элемент пронзит атмосферу Юпитера, как ракета, и столкнется с его ядром в лоб», - говорит Изелла. «До столкновения мы имеем дело с очень плотным ядром, окруженным многими слоями атмосферы. Лобовое столкновение приводит к перемешиванию, тем самым «истончая» ядро планеты.
Нефронтальные столкновения могут привести к тому, что протопланета будет притягиваться и постепенно опускаться в ядро Юпитера. Меньшие планетарные зародыши с массой Земли просто распадутся в плотной атмосфере Юпитера.
«Единственный сценарий, который привел к формированию плотности ядра, который мы видим в измерениях, проведенных зондом "Юнона", - это лобовое столкновение с планетарным зародышем с массой 10 масс Земли», - признает Лю.
Изелла отмечает, что исследования показывают на то, что даже если столкновение произошло 4,5 миллиарда лет назад, «тяжелому веществу все еще требуется миллиарды лет, чтобы вернуться в центр и образовать плотное ядро».
Зонд "Юнона" был разработан для изучения происхождения и развития Юпитера. Зонд, запущенный в космос в 2011 году, имеет на борту приборы для исследования магнитного и гравитационного полей и для анализа внутренней структуры газового гиганта.
Источник: Университет Райс
