Вопрос о наличии у Юпитера и Сатурна выделенного ядра из металлов и силикатов встал, для разнообразия, не в комментариях, а сразу в планетологии. Ибо в последние годы появились модели строения газовых гигантов в рамках которых концентрация тяжёлых элементов к центру планеты просто растёт, – то есть, чёткой границы между ядром и мантией из «металлического» водорода не возникает. Данное обстоятельство было упомянуто в статье о рельефе Юпитера и вызвало правильные вопросы. Куда же ядро девалось?
Суть в том, что последние наблюдения за экзопланетами на этапе их формирования лишь подтвердили гипотезу, без того бывшую господствующей. Рост гиганта начинается с каменистого ядра, подобного «суперземле». Но если дело, – как в случае гигантов Солнечной системы – происходит за снеговой границей, на ядро начинает оседать вода в форме снега. Масса растёт всё быстрее, и протопланета принимается собирать газы, – первое время тяжёлые, но потом гелий и водород. Остаточный же диск состоит преимущественно из водорода. И планета начинает раздуваться стремительно.
То есть, изначально ядро есть. Затем, по мере остывания тела его сковывает слой водорода «чёрного», – по факту, плазмы, но имеющей свойство твёрдого вещества. Металлический водород так суров, что возникают вопросы, может ли металло-силикатная пыль, продолжающая на Юпитер оседать и сейчас, а также проглоченные им тела, опуститься к ядру. Скорее, минеральные материалы образуют тоненькую прослойку на уровне перехода жидкого водорода в твёрдый.
И как же в таких условиях каменное ядро может «размыться»?
В принципе, также, как это происходит в звёздах, при образовании которых тяжёлые элементы, вроде бы, должны «тонуть» к центру, но по итогу оказываются равномерно распределены по всему объёму. Хотя, ядро звезды – это тоже чёрный водород, сквозь который даже фотоны ползут со скоростью километр в год.
Ядро звезды образуется не сразу. У протозвезды его ещё нет, и центр, к которому по закону Архимеда путаются опуститься тяжёлые элементы, это зона разгорающихся и затухающих термоядерных реакций. Расширяющееся под влиянием тепла выделяющегося при сжатии и в реакциях синтеза вещество струями устремляется наружу, и таким образом происходит конвекция – перемешивание. К моменту, когда ядро затвердевает и звезда переходит на главную последовательность, вся таблица Менделеева уже рассеяна по объёму светила равномерно.
...В случае газовых гигантов – всё не совсем так. Да и вообще, общего мало. Тем не менее, и у них жидкий водород переходит в металлическую фазу не сразу, а по мере остывания и сжатия планеты. Наблюдаемые в телескопы новорождённые газовые гиганты горячее и ярче карликовых звёзд, – гравитационного тепла на этапе их роста выделяется очень много, ведь его количество на единицу массы планеты растёт пропорционально квадрату второй космической скорости. Выделяется же тепло при сжатии активнее всего в центре. В ядре.
Проще говоря, модели последнего поколения предсказывают, что в период остывания действительно гигантских гигантов (о «нептунах» нет речи) недра их становятся – отчасти – конвективными. Не как у звёзд, но металл и камень струями будут рваться в толщу водорода. И в значительной мере останутся в ней, после того, как последний перейдёт в металлическую фазу и конвекция прекратится.
...Следовательно, остаётся ещё один вопрос, – что-то такое тоже появлялось в комментариях, – как выглядит смесь водорода и камня? Есть мнение, что упавшие на Юпитер тела всё ещё там, как изюм в кексе, в глубине водородной толщи. И опять-таки на почве вышеизложенного может сложиться мнение, что прорывающиеся снизу – из металло-силикатного ядра – плюмы могут быть схвачены перешедшим в металлическую фазу водородом и застыть в нём, как капли или струи… Ничего, конечно, подобного.
Всякое крупное тело, падающее на Юпитер, полностью испарится, как испаряются астероиды при столкновении с поверхностью Земли. А на Юпитере-то скорости выше, да и плотность быстро растёт с глубиной. Пар распределится в атмосфере по молекуле, а затем, погружаясь, и молекулы распадутся.
Другой вопрос, мелкие метеоры и пыль. Они могут затормозиться в верхних слоях атмосферы и действительно «утонуть». Но потом – сюрприз! – растворятся. Всем известна способность водорода – молекулярного, холодного и при нормальном давлении проникать сквозь твёрдые тела. Причём, не кажется, – и напрасно, – очевидным, что это работает в обе стороны. Если твёрдое тело погрузить в водород, да ещё и раскалённый и под огромным давлением, естественно, он его пропитает, разрушив связи между молекулами.
То же происходило и с веществом фонтанирующим из каменистого ядра. В водороде ядра, – даже не атомы, – рассеивались, и должны быть распределены более-менее равномерно. Содержание тяжёлых элементов прост растёт с глубиной, но компактных скоплений и тем более сплошных масс они образовывать не будут.
И, кстати, если бы образовывали, это наблюдалось бы, как гравитационные аномалии, влияющие на движение окружающих Юпитер тел. Но такого нет.
