Сердцевина Юпитера растворяется, как шипучий аспирин?

Не только у людей тает сердце в груди. Ученые на основании новейших расчетов предполагают, что твердая сердцевина Юпитера растворяется, как таблетка шипучего аспирина в стакане воды.

Эта их работа, возможно, объяснит, почему ядро планеты оказалось меньше, а ее атмосфера богаче тяжелыми элементами, чем было ранее предсказано.

Считается, что гигантские планеты, такие как Юпитер и Сатурн, начали свое существование как твердые тела, состоящие из скальной породы и льда. Когда они выросли до примерно 10 земных масс, порождаемая ими гравитация начала активно притягивать газ из окружающих газовых облаков, из которых они сами и образовались. В результате эти планеты покрыты очень толстыми атмосферами, в основном состоящими из водорода.

Светлые пятна на синем фоне

На Юпитере бывают северные сияния

Довольно любопытно, что некоторые исследователи полагают, будто ядро Юпитера может весить меньше, чем 10 земных масс, в то время как его меньшой брат Сатурн обладает ядром весящим от 15 до 30 «Земель». В прошлом году группа под руководством Ши Лин Ли (Shu Lin Li) из Пекинского Университета предложила катастрофическое объяснение: в давние-стародавние времена твердая планета, побольше Земли врезалась в Юпитер, испарив большую часть ядра гигантской планеты.  

Этот сценарий также мог бы объяснить другую загадку – почему в атмосфере Юпитера больше содержание тяжелых элементов, чем на Солнце, состав которого предполагается идентичным составу облаков, из которых образовались планеты.

Теперь же Хью Уилсон (Hugh Wilson) и Бёрхард Милитцер (Burkhard  Militzer) из Калифорнийского Университета в Беркли предлагают другое – но не менее фатальное – объяснение: ядро Юпитера постепенно растворяется с момента его образования.

Квантовые расчеты

Другие исследователи предположили, что чудовищное давление и температуры в сердцевине Юпитера могли бы заставить его ядро раствориться в окружающей атмосфере, которая при таких давлениях ведет себя скорее как некая жидкость.

Уилсон с коллегами решили проверить, возможно ли это. Они использовали уравнения квантовой механики, чтобы  определить, как ископаемый оксид магния, который предположительно входит в состав ядра Юпитера, ведет себя при юпитерианских давлениях около 40 миллионов земных атмосфер и температурах в 20000 °C. Подобные условия недостижимы в условиях земных лабораторий – лишь некоторые эксперименты могут создать такое давление, но при этом они дают превышение по температуре в добрую сотню раз.

 
Снимок с Вояджера

У Сатурна дела с ядром вроде получше

Итак, ученые обнаружили, что оксид магния и впрямь растворяется его жидким окружением в таких условиях. «Вы можете представить себе немного соли на дне стакана. Налейте воду поверх соли, и она начнет растворяться  стакане, образуя более соленую воду у днища стакана и менее соленую наверху», — поясняет Уилсон.

Он подозревает, что эта растворенная порода со временем может перемешаться с остальной атмосферой. «Это могло бы по крайней мере частично объяснить и обогащение тяжелыми элементами внешней атмосферы, и тот факт, что ядро планеты меньше, чем предполагает модель его формирования». Расчеты также показывают, почему Сатурн, который раза в три легче Юпитера, похоже, обладает более твердым ядром. Условия внутри окольцованной планеты просто не настолько экстремальны, так что если ядро Сатурна вообще растворяется, то делает это «гораздо медленнее», утверждает Уилсон.

 Бессердечные планеты
Катастрофа в верхних слоях

А еще на Юпитер падают кометы

 

Этот процесс, возможно, случается куда чаще с планетами, более массивными, чем Юпитер.

Дэйв Стивенсон (Dave Stevenson) из Калифорнийского Технологического Института в Пасадене согласен с этим: «Эрозия ядра, возможно, идет более эффективно по мере роста массы», — полагает он.

«Подозреваю, что для очень больших ‘сверх-Юпитеров’ вы не получите вообще никакого ядра», — заявляет Уилсон. Если все так, то содержание тяжелых элементов в их атмосфере должно быть еще выше, и в будущем это могут засечь телескопы.

Удручает ли Уилсона тот факт, что ядро Юпитера растворяется? Совсем наоборот, говорит он. «Это своего рода признак того, что Юпитер все еще формируется, и он еще не пришел в устойчивое состояние».

Итак, великовозрастный верзила все еще не решил свои сердечные дела. У Юпитера тает сердце – что-то сказали бы по этому поводу астрологи?

Источник: arxiv.org/abs/1111.6309

GD Star Rating
a WordPress rating system
Сердце Юпитера склонно к растворению, 10.0 out of 10 based on 2 ratings

Добавить комментарий