Юпітер раніше був удвічі більшим: учені зробили відкриття

Планета Юпітер є найбільшою у нашій Сонячній системі. Її абсолютна маса у 2,5 рази перевищує масу решти семи планет разом узятих. Нові дослідження показують, що раніше цей газовий гігант був ще більшим.

Відео дня

Як пише видання Science Alert, згідно з новими розрахунками, ранній Юпітер міг мати обсяг у 2,5 рази більший за нинішній. До такого висновку прийшли астрономи Костянтин Батигін із Каліфорнійського технологічного інституту та Фред Адамс із Мічиганського університету.

Ґрунтуючись на своєму дослідженні двох місяців Юпітера, вчені виявили, що всього через 3,8 мільйона років після того, як у Сонячній системі утворилися перші тверді матеріали, Юпітер був у 2–2,5 рази більшим, ніж зараз. При цьому він мав значно потужніше магнітне поле.

Це відкриття підтверджує метод утворення планет знизу вгору, коли йдеться про гігантські оповиті газом світи. "Наша кінцева мета – зрозуміти, звідки ми прийшли, і встановлення ранніх фаз формування планет має важливе значення для вирішення цієї головоломки", – говорить Батигін. За його словами, це наближає нас до розуміння того, як формувалася не тільки Юпітер, але і вся Сонячна система.

Вважається, що кам'янисті світи, такі як Меркурій, Венера, Земля і Марс, формуються знизу вгору, поступово накопичуючи пил та каміння. Зрештою це призводить до формування планети з диференційованою структурою – ядром та іншими частинами. Це відомо як акреція ядра.

Вважається, що газові гіганти починаються таким же чином, але щойно вони досягають певної маси, яка приблизно в 10 разів перевищує масу Землі, у них з'являється достатньо гравітації, щоб утримувати значну газову оболонку, і вони починають накопичувати її. Вважається, що цей процес відбувався у зовнішній Сонячній системі, оскільки ближче до Сонця не було достатньо матеріалу для накопичення великого ядра.

Оскільки вважається, що формування та еволюція Юпітера зіграли ключову роль у формуванні та еволюції архітектури Сонячної системи, подробиці того, як він народився і як ріс, становлять великий інтерес для планетологів. Оскільки ми не можемо просто перемотати історію Сонячної системи назад, як фільм, вченим доводиться дивитись на те, що відбувається зараз, щоб спробувати реконструювати минуле.

Зазвичай це включає використання стандартних моделей формування планет, зібраних в результаті спостереження за планетними системами (включаючи нашу власну) по всьому Чумацькому Шляху, та побудову моделей на основі цих спостережень. Однак ці моделі включають багато здогадів та припущень, як, як правило, залишають значну невизначеність.

Батигін і Адамс використали інший підхід: вони вивчили орбітальні рухи Амальтеї та Фіви – двох крихітних місяців Юпітера, які обертаються близько до планети. Їхні орбіти ближчі, до його поверхні, ніж орбіта Іо. Також траєкторії обертання цих крихітних місяців нахилені щодо екватора Юпітера.

Ці нахили, як показали попередні роботи, можна використовувати для відстеження орбітальної історії Амальтеї та Фіви. Батигін та Адамс використали ці дані для реконструкції ранньої еволюції Юпітера. "Дивовижно, що навіть через 4,5 мільярда років залишилося достатньо підказок, що дозволяють нам реконструювати фізичний стан Юпітера на зорі його існування", – сказав Адамс

Результати дослідників показали, що Юпітер мав період швидкого, інтенсивного зростання на початку історії Сонячної системи. Всього через 3,8 мільйона років після появи перших твердих тіл обсяг Юпітера був як мінімум удвічі більшим за його нинішній обсяг.

Більше того, його магнітне поле було в 50 разів сильнішим, ніж зараз, що сприяло швидкості акреції з диска матеріалу, що надходив на планету, приблизно 1,2 до 2,4 маси Юпітера на мільйон років. Ця фаза швидкого зростання сформувала планету і поставила її на той шлях, який перетворив планету на той Юпітер, який ми бачимо сьогодні.

Коли матеріал навколо Юпітера врешті-решт розсіявся, сама планета скоротилася під власною гравітацією, зменшуючи свій об'єм і збільшуючи швидкість обертання. Юпітер продовжує зменшуватися до сьогодні, оскільки його поверхневі та внутрішні температури знижуються, стискаючи та нагріваючи його ядро, і таким чином втрачаючи енергію, хоча це відбувається дуже повільно.

Навіть за більшого обсягу Юпітер ніколи не був достатньо масивним, щоб досягти статусу зірки. Щоби мати можливість запустити водневий синтез в ядрі, що є особливістю усіх зірок, йому потрібно було би мати масу принаймні у 85 разів більшу за нинішню.

Робота команди дає нам новий інструмент для розуміння Юпітера та його ролі у Сонячній системі, де, як вважається, він відіграв життєво важливу роль у стабілізації планет, достатньої для того, щоб на Землі могло виникнути життя. "Те, що ми встановили, є цінним орієнтиром. Точкою, з якою ми можемо впевненіше реконструювати еволюцію нашої Сонячної системи", – підсумував Батигін.

Раніше OBOZ.UA розповідав, про водні планети поблизу Землі, де може бути життя – їх нещодавно відкрити астрономи.

Підписуйтесь на канали OBOZ.UA в Telegram і Viber, щоб бути в курсі останніх подій.