Хотя массивная газовая оболочка Юпитера состоит в основном из водорода и гелия, ключом к пониманию ее образования и эволюции является распределение остальных элементов - так называемых металлов. До миссии "Юнона" отсутствие точных измерений силы тяжести делало невозможным изучение распределения металлов в атмосфере Юпитера. Сегодня мы знаем, что атмосфера Юпитера неоднородна. Ее внутренняя часть содержит больше металлов, чем внешние слои, что позволяет предположить, что планетезимали километрового размера сыграли важную роль в формировании Юпитера.
Юпитер, газовый гигант, является пятой планетой от Солнца, вращающейся между Марсом и Сатурном. Это самая большая и самая массивная планета Солнечной системы, ее масса более чем в 317 раз превышает массу Земли. Когда космическая миссия НАСА "Юнона" достигла Юпитера в 2016 году, мы увидели необычайную красоту этой планеты. Мы увидели, что кроме знаменитого Большого Красного Пятна, атмосферу Юпитера украшают ураганы, вид которых напоминает картины Ван Гога.
Нелегко заглянуть внутрь атмосферы Юпитера, то есть в те области, которые находятся под тонким видимым слоем. К счастью, Юнона может дать нам это представление, измерив силу гравитации в различных местах Юпитера. Это дает астрономам информацию о составе недр планеты, которая отличается от того, что мы видим на поверхности.
Международная группа астрономов под руководством Ямилы Мигель (SRON/Лейденская обсерватория) обнаружила, что газовая оболочка Юпитера не так однородна и хорошо перемешана, как считалось ранее. Вместо этого в ней больше «металлов» или элементов тяжелее водорода и гелия ближе к центру планеты. Раньше считалось, что атмосфера Юпитера конвективна, то есть ведет себя как кипящая вода и полностью перемешивается. Наблюдения "Юноны" показывают обратное.
Чтобы сделать выводы, команда построила серию теоретических моделей, которые соответствовали данным зонда. Команда исследовала распределение металлов, поскольку такой анализ дает информацию о том, как образовался Юпитер. Оказывается, металлы распределены в атмосфере неравномерно. Их обилие в недрах гораздо больше, чем во внешних слоях.
Есть два механизма, с помощью которых газовый гигант, такой как Юпитер, получает металлы по мере его формирования: путем сращивания небольших кусков породы размером с дюйм или больших планетезималей километрового диаметра.
Модели показывают, что формирующаяся планета перестает накапливать крошечные фрагменты породы, когда становится достаточно большой. Это показывает, что содержание металлов в недрах Юпитера не могло достичь наблюдаемой величины до того, как молодой Юпитер перестал поглощать мельчайшие частицы горных пород. Поэтому планетезимали, должно быть, сыграли важную роль в дальнейшей металлизации газового гиганта.
Это открытие имеет важное значение для нашего понимания формирования планет-гигантов внутри и за пределами Солнечной системы.
