Nedavno istraživanje je doprinelo novim saznanjima o formiranju gasovitog džina, ali i čitavog Sunčevog sistema.
Jupiterovo jezgro sastavljeno je od malih protoplaneta – tzv. planetezimala – a novo otkriće trebalo bi da pomogne u razumevanju istorije formiranja gasovitog džina, ali i celog Sunčevog sistema.
Jupiter je “pojeo planete”
Jupiterova unutrašnjost formirana je od ostataka malih protoplaneta koje je gasoviti džin ‘progutao’ dok se širio i postajao div kakvog danas poznajemo.
Tu informaciju donosi novo istraživanje u kojem su istraživači analizirali hemijski sastav planeta ispod oblačne spoljašnje atmosfere planeta. Naime, do sada nam je unutrašnjost planeta bila prilično nepoznata zbog guste spoljašnje atmosfere i stalnih oluja koje blokiraju poglede teleskopa.
“Stenoviti” početak gasovitog džina
Sada su istraživači uspeli da provire kroz Jupiterov oblačni pokrivač koristeći gravitacione podatke koje je prikupila Nasina svemirska sonda Juno. Ovi podaci omogućili su timu da mapira stenoviti materijal u jezgru divovske planete, koji je otkrio iznenađujuće veliko obilje teških elemenata. Hemijski sastav sugeriše da je Jupiter progutao manje planete – ili planetezimale – i tako podstakao svoj ekspanzivni rast.
Iako je Jupiter danas pretežno gasovita lopta, ipak je svoj život započeo nagomilavanjem kamenog materijala – baš kao i svaka druga planeta u Sunčevom sistemu. Kako je gravitacija planete uvlačila sve više i više stena, stenovito jezgro je postalo toliko gusto da je počelo da uvlači velike količine gasa sa velikih udaljenosti (pretežno vodonika i helijuma koji su preostali nakon rođenja Sunca). Vremenom je na taj način formirana ogromna atmosfera ispunjena gasom.
Kako je formiran Jupiter?
Postoje dve teorije o tome kako je Jupiter uspeo da prikupi svoj početni kameni materijal. Jedna kaže da je Jupiter nakupio milijarde manjih svemirskih stena, koje astronomi nazivaju ‘šljunkom’ (iako su te stene po veličini verovatno bliže kamenim gromadama).
Druga teorija, koju podupiru nalazi iz nove studije, jeste da je Jupiterovo jezgro nastalo apsorpcijom mnogih planetezimala – velikih svemirskih stena koje se protežu nekoliko kilometara i koje su u ranom sistemu mogle, potencijalno, da deluju kao ‘semenke’ iz kojih su vremenom izrasle manje stenovite planete (poput Zemlje ili Marsa).
Međutim, do sada nije bilo moguće dati konačan odgovor na pitanje koja je teorija tačnija. Kako bi pokušali da reše raspravu, istraživači su morali da izgrade sliku Jupiterove unutrašnjosti. Napravili su matematičke modele Jupiterove ‘utrobe’ kombinujući niz podataka: primarno podatke koji su prikupljeni tokom mislije Džuno, a onda i tokom prethodne mislije Galileo. Sonde su merile gravitaciono polje planete u različitim tačkama oko njene orbite.
Podaci su pokazali da kameni materijal koji je nagomilao Jupiter ima visoku koncentraciju teških elemenata, koji čine guste-tvrde supstance i stoga imaju jači gravitacijski učinak od gasovite atmosfere. Ovi podaci omogućili su timu da iscrta male varijacije u gravitaciji planeta, što im je pomoglo da utvrde gde se tačno nalazi kameni materijal unutar planete.
Modeli su otkrili da unutar Jupitera postoji ekvivalent između 11 i 30 Zemljinih masa teških elemenata (3 odsto do 9 odsto Jupiterove mase), što je puno više od očekivanog.
JupiterIZVOR: SHUTTERSTOCK
‘Šljunak-‘ ili ‘planetezimali-‘ teorija?
Istraživanje je ustanovilo da je teorija o planetezimalima utemeljenija. Naime, teorija nakupljanja ‘šljunka’ ne može da objasni tako visoku koncentraciju teških elemenata. Da se Jupiter u početku formirao od kamenčića, eventualni početak procesa nakupljanja gasova, nakon što je planeta bila dovoljno velika, odmah bi završio fazu stenovite akrecije.
S druge strane, planetezimali su mogli da dođu do Jupiterovog jezgre čak i nakon što je počela faza nakupljanja gasova – tj. gravitacijsko privlačenje stena bilo bi veće od pritiska gasa. Ovo istovremeno nakupljanje kamenitog materijala i gasa koje predlaže planetezimalna teorija jedino je objašnjenje za visoke nivoe teških elemenata unutar Jupitera.
Još jedno zanimljivo otkriće
Studija je otkrila još nešto o Jupiterovoj unutrašnjosti. Naime, ona se ne meša dobro s gornjom atmosferom, što je suprotno od onoga što su naučnici ranije mislili.
Novi model Jupiterove unutrašnjosti pokazuje da su teški elementi koje je planeta apsorbovala, uglavnom ostali blizu njegovog jezgra i niže atmosfere. Istraživači su pretpostavili da je toplinsko strujanje (ili konvekcija) pomešalo Jupiterovu atmosferu, tako da bi se topliji gas u blizini jezgra planete podigao do spoljašnje atmosfere pre nego što bi se ohladio i pao nazad. Međutim da je to slučaj, teški elementi bi se ravnomernije mešali u atmosferi. Istraživači su predložili da je moguće da određene regije imaju manji učinak konvekcije, a potrebna su dalja istraživanja kako bi se tačno utvrdilo šta se događa unutar atmosfere gasovitog diva.
Važnost novih spoznaja
Nalazi bi mogli da promene priče o poreklu drugih planeta, budući da je Jupiter bila najuticajnija planeta u formiranju Sunčevog sistema. Tačnije, njegova gravitaciona sila pomogla je u oblikovanju veličine i orbite kosmičkog komšiluka, pa određivanje načina na koji je nastao ima važne učinke na druge planete. Nalazi takođe upućuju na potencijalno planetezimalno podreklo za druge gasovite džinove u Sunčevom sistemu – tj. Saturn, Uran i Neptun. Naučnici se sada nadaju da će – obogaćeni novim svemirskim teleskopom Džejms Veb – u budućnosti moći još više i bolje razumeti bliže i udaljenije svetove gasovitih divova.
(Kozmos)