Nowe badania sugerują, że Jowisz we wczesnej historii Układu Słonecznego mógł czołowo zderzyć się z formującą się masywną planetą. Taki scenariusz może wyjaśniać zagadkowe odczyty grawitacyjne sondy Juno, które wskazują, że jądro Jowisza jest mniej gęste i bardziej rozległe niż się spodziewano.
Ostatnie pomiary pola grawitacyjnego Jowisza wskazują, że jądro gazowego olbrzyma nie jest tak gęste jak się spodziewano. Do tego jest większe niż wcześniej zakładano. Badacze wysunęli hipotezę, że może to wynikać z czołowej kolizji młodego Jowisza z protoplanetą, do której doszło 4,5 miliarda lat temu, gdy formował się nasz Układ Słoneczny.
Zespół astronomów z Japonii, Chin, Szwajcarii i USA swoje wnioski oparł na danych zgromadzonych przez należącą do NASA sondę Juno, która od 2016 roku krąży wokół Jowisza i bada jego skład i strukturę. Rezultaty badań naukowców zostały opublikowane na łamach pisma „Nature”.
Astronomowie twierdzą, że zaproponowany przez nich scenariusz zderzenia czołowego może wyjaśnić zagadkowe odczyty grawitacyjne Juno, które wskazują, że jądro Jowisza jest mniej gęste i bardziej rozległe niż się spodziewano.- To zastanawiające. Dane wskazują, że wydarzyło się coś, co pobudziło jądro Jowisza. Sugerujemy, że była to gigantyczna kolizja – powiedziała Andrea Isella z Rice University, współautorka publikacji.
Według zaprezentowanego przez astronomów scenariusza, druga planeta mogła być nawet 10 razy większa od Ziemi. To spore rozmiary, jak na standardy w naszym Układzie Słonecznym, ale w porównaniu do Jowisza, który jest prawie 320 razy większy od Ziemi, to i tak niewiele.
Wiodące obecnie teorie dotyczące formowania się planet sugerują, że Jowisz na początku był gęstą, skalistą lub lodową planetą, która w późniejszej fazie ewolucji zyskała gęstą atmosferę pochodzącą najprawdopodobniej z pierwotnego dysku gazu i pyłu, który otaczał nasze Słońce.
Zespół badawczy przeprowadził tysiące symulacji komputerowych, z których wynika, że młody Jowisz mógł zaburzyć orbity pobliskich protoplanet, które znajdowały się we wczesnych stadiach rozwoju. Symulacje te obejmowały szacunki prawdopodobieństwa zderzenia w różnych scenariuszach. We wszystkich przypadkach badacze stwierdzili, że istnieje co najmniej 40 proc. prawdopodobieństwo, że Jowisz wchłoną protoplanetę w ciągu pierwszych kilku milionów lat.
Wpływ uderzenia na jądro Jowisza. Fot. Shang-Fei Liu / Sun Yat-sen University
Ponadto silne oddziaływanie grawitacyjne młodego Jowisza sprawiło, że zderzenia czołowe były w tym rejonie Układu Słonecznego stosunkowo powszechne w formującym się Układzie Słonecznym. Scenariusz kolizji stał się jeszcze bardziej interesujący po tym, jak wykonano trójwymiarowe modele komputerowe, które pokazały wpływ planetarnego zderzenia na jądro Jowisza.
Uczni zasugerowali, że protoplaneta niczym pocisk przeszła przez zewnętrzne warstwy atmosfery i uderzyła prosto w jądro Jowisza rozbijając cięższą materię i rozpraszając ją do prawie połowy promienia gazowego olbrzyma, co widzimy obecnie. - Przed uderzeniem jądro było bardzo gęste i otoczone kilkoma warstwami atmosfery. Kolizja spowodowała wymieszanie się struktury niejako rozrzedzając jądro – wyjaśniła Isella.
Uderzenie pod kątem, jak wykazały symulacje, mogłoby spowodować, że materia protoplanety, która uderzyła w Jowisza, z czasem opadłaby na jądro. - Jedynym scenariuszem, w wyniku którego powstał profil gęstości jądra podobny do tego, jaki widzimy obecnie, jest zderzenie czołowe z zarodkiem planetarnym około 10 razy masywniejszym niż Ziemia - powiedział Shang-Fei Liu, główny autor publikacji. Obliczenia sugerują, że nawet gdyby uderzenie to miało miejsce 4,5 miliarda lat temu, to nadal potrzeba wielu miliardów lat, by ciężki materiał ponownie osiadł w gęstym jądrze.
Źródło: Rice University, fot. NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Goddard Space Flight Center
