Jak pokazały najnowsze badania, zawartość i rozmieszczenie metali we wnętrzu Jowisza wskazują na to, że w młodości pochłoną on wiele skalistych planetozymali. Planetozymal to mały zalążek planety tworzący się we wczesnym układzie ewolucji układu planetarnego.
Historia Jowisza i jej tajemnice
Proces powstawania Jowisza rozpoczął się etapem akrecji materiału skalnego. Następnie nastąpił etap gwałtownej akrecji gazu z mgławicy słonecznej i po wielu milionach lat Jowisz stał się olbrzymem, jakim jest dzisiaj. Od naukowcy zadawali sobie jednak istotne pytanie – czy w tym pierwszym etapie gigant gromadził skały o większej masie, nawet planetozymale, czy głównie materię w formie mniejszych kamyków? Odpowiedź na to pytanie jest ważna – jej uzyskanie pozwoliłoby uzyskać dokładniejszą oś czasu procesu formowania się Jowisza.
Autorzy najnowszej pracy poświęconej Jowiszowi postanowili znaleźć na powyższe pytanie odpowiedź i dowiedzieć się, jak długo dokładnie powstawał Jowisz, badając rozkład metali w warstwach atmosfery olbrzyma. Dla przypomnienia, atmosfera ta ma dziesiątki tysięcy kilometrów głębokości.
Zasługa sondy Juno
W lipcu 2016 roku na orbitę Jowisza dotarła należąca do NASA sonda Juno. Od tego momentu nasza wiedza na temat tej planety stale się powiększa. To dlatego, że Juno zbiera szczegółowe dane na jej temat.
Jednym z ważniejszych elementów sondy Juno jest instrument o nazwie Gravity Science. Ten, wysyłając sygnały radiowe tam i z powrotem między Juno a siecią anten Deep Space Network na Ziemi, mierzy pole grawitacyjne Jowisza. W ten sposób dostarcza naukowcom informacje między innymi o składzie planety.
To właśnie dane z instrumentu Gravity Science sony Juno teraz pozwoliły naukowcom zmierzyć rozkład metali w atmosferze Jowisza. Przed wystrzeleniem Juno w kosmos nie było to możliwe. Badacze odkryli, że atmosfera Jowisza nie jest tak jednorodna, jak dotychczas sądzono. W pobliżu jądra planety znajduje się więcej metali niż w innych warstwach. Ich łączna masa wynosi od 11 do 30 mas Ziemi.
Nowe spojrzenie na wnętrze Jowisza
Z pomocą dostępnych danych uczeni stworzyli modele dynamiki wewnętrznej Jowisza. W sumie mowa o dwóch zestawach modeli, które zakładały różne scenariusze powstawania Jowisza.
„Istnieją dwa mechanizmy, dzięki którym gazowy gigant, taki jak Jowisz, mógłby pozyskać metale podczas formowania się: poprzez akrecję małych kamyków lub większych planetozymali.”, powiedziała główna autorka pracy, Yamila Miguel. „Wiemy, że gdy młoda planeta staje się wystarczająco duża, zaczyna odpychać małe kamyki. Bogactwo metali we wnętrzu Jowisza, które widzimy teraz, nie mogło zostać osiągnięte przed tą fazą. Możemy więc wykluczyć scenariusz, w którym podczas formowania się Jowisza jako ciała stałe występują tyko małe kamyki. Planetozymale są zbyt duże, aby zostały zablokowane, więc musiały odegrać pewną rolę.”
Dzięki swoim badaniom naukowcy dowiedzieli się również, że wbrew temu co dotychczas myślano, w głębokich warstwach atmosfery Jowisza nie dochodzi do zjawiska konwekcji. Wskazuje na to obfitość metali we wnętrzu planety, zmniejszająca się wraz z odległością od jądra. Gdyby konwekcja miała miejsca, rozłożenie metali wyglądałoby zupełnie inaczej.
Reasumując, nie dość że w młodości Jowisz miał apetyt na planetozymale i zapewne sporo ich pożarł, to na dodatek ich zwartość nie została rozproszona równomiernie w atmosferze giganta. Ciekawe, czego jeszcze na temat Jowisza dowiemy się w przyszłości, między innymi za sprawą sondy Juno, która wciąż wokół niego krąży.
Źródło: SRON, fot. tyt. NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS