Wnętrze Jowisza wypełnione jest pozostałościami małych planet i ich zalążków, które gazowy olbrzym „połknął” w czasie swojej młodości – wynika z nowych badań. Dopiero potem przekształcił się w planetę, którą możemy obserwować obecnie.
Odkrycia dokonano dzięki pierwszym konkretnym danym chemicznym z warstw planety znajdujących się pod mętną, zewnętrzną atmosferą gazowego giganta. Choć Jowisz jest największą planetą Układu Słonecznego, to do tej pory wiemy bardzo niewiele na temat jego wnętrza. Teleskopy uchwyciły tysiące obrazów wirujących chmur w górnej atmosferze gazowego olbrzyma. Jednak choć z zewnątrz burze mogą nawet wydawać się piękne, są jednak barierą blokującą widok na to, co znajduje się pod nimi.
Wyniki nowych badań opublikowano w czasopiśmie „Astronomy and Astrophysics” (DOI: 10.1051/0004-6361/202243207).
Jak twierdzi Yamila Miguel, główna autorka badań i astrofizyk z Uniwersytetu w Lejdzie w Holandii, „Jowisz był jedną z pierwszych planet, które się uformowały” w ciągu kilku milionów lat, kiedy kształtował się Układ Słoneczny. Działo się to około 4,5 miliarda lat temu.
W nowych badaniach naukowcy byli w końcu w stanie zajrzeć poza zasłaniającą Jowisza pokrywę chmur. Wszystko dzięki danym grawitacyjnym zebranym przez należącą do NASA sondę Juno.
Dane te pozwoliły zespołowi stworzyć mapę materiału skalnego sięgającego do jądra gazowego olbrzyma. Okazało się, że wewnątrz planety znajduje się zaskakująco duża ilość ciężkich pierwiastków. Budowa chemiczna Jowisza sugeruje, że „pożerał” on małe planety lub planetozymale (zalążki planet), napędzając w ten sposób swój intensywny wzrost.
- Istnieją dwa mechanizmy, dzięki którym gazowy gigant, taki jak Jowisz, pozyskuje metale podczas swojego tworzenia: poprzez akrecję małych obiektów lub większych planetozymali – zaznacza Miguel i dodaje, że łącznie metale we wnętrzu Jowisza stanowią od 11 do 30 mas Ziemi, co daje 3-9 proc. całkowitej masy Jowisza.
Nowe badanie przyniosło również inne interesujące odkrycie. Wbrew wcześniejszym przewidywaniom naukowców wnętrze Jowisza nie miesza się z jego górną warstwą atmosfery.
Model wnętrza Jowisza ujawnia, że ciężkie pierwiastki, które wchłonęła planeta, pozostały w dużej mierze w pobliżu jej jądra, a także w dolnych warstwach atmosfery. Wcześniej naukowcy zakładali, że konwekcja miesza atmosferę Jowisza. Gorętszy gaz znajdujący się bliżej jądra planety miał unosić się do zewnętrznych warstw atmosfery, a następnie ochładzać się i opadać z powrotem. Jednak gdyby tak było, pierwiastki ciężkie byłyby bardziej równomiernie wymieszane.
- W niektórych regionach Jowisza może występować niewielki efekt konwekcji, dlatego potrzebne są dalsze badania, aby ustalić, co dzieje się wewnątrz atmosfery gazowego olbrzyma - mówi Miguel.
Wyniki badań mogą również wpłynąć na dotychczasowe ustalenia na temat pochodzenia innych planet w Układzie Słonecznym. Miguel wyjaśnia, że Jowisz był najważniejszą planetą w czasie formowania się Układu Słonecznego. Jego grawitacja pomogła ukształtować orbity i rozmiary kosmicznych sąsiadów.
Inne gazowe światy w innych układach gwiezdnych również mogły powstać w wyniku „pożerania” planetozymali, co oznacza, że również w nich występuje więcej metali, niż sugeruje ich wygląd.
Źródło: SRON Netherlands Institute for Space Research, fot. NASA/ESA/NOIRLab/NSF/AURA/M.H. Wong and I. de Pater (UC Berkeley) et al.Acknowledgments: M. Zamani, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons
