Ядро Юпитера образовалось не от удара: опровержение теории

Ядро Юпитера остается загадкой для ученых. Основная теория предполагает, что у него нет твердой структуры и четких границ: вместо этого оно постепенно сливается с окружающими слоями, состоящими в основном из водорода. Чтобы объяснить такую аномалию, была выдвинута гипотеза о том, что в далеком прошлом гигант мог пережить прямое столкновение с массивной протопланетой, содержащей часть материала ядра Юпитера. Это происшествие могло буквально «взболтать» недра молодого Юпитера, смешав плотное вещество ядра с более легкими верхними слоями.

Группа исследователей из Даремского университета (Великобритания) в сотрудничестве с учеными из NASA, Института SETI и Университета Осло (Норвегия) провела беспрецедентно детальную компьютерную симуляцию. Используя передовое программное обеспечение SWIFT и колоссальные вычислительные мощности суперкомпьютера DiRAC COSMA, они смоделировали множество сценариев столкновений, включая наиболее экстремальные. Особое внимание было уделено новой, улучшенной методике расчета смешения различных материалов внутри планеты после удара.

Результаты оказались однозначными и неожиданными. Ни в одном из смоделированных сценариев не образовывалось стабильное «размытое» ядро, подобное юпитерианскому. Исследование показало, что плотные породы и лед, выбитые ударом из центра, не остаются в перемешанном состоянии. Вместо этого под действием гравитации они относительно быстро вновь собираются вместе, оседая обратно и формируя четкую границу с внешними слоями водорода и гелия. Это полностью противоречит тому, что мы видим у реального Юпитера.

Таким образом, исследование убедительно доказывает, что в результате единичного удар не могло сформироваться «смазанное» ядро Юпитера. Ученые пришли к выводу, что такая структура — закономерный итог долгого и сложного процесса роста и эволюции планеты. Газовый гигант, по всей видимости, формировался путем постепенной аккреции, понемногу поглощая как тяжелые, так и легкие элементы из протопланетного диска.

Как отмечает ведущий автор исследования Томас Санднес из Даремского университета, моделирование показывает, что удар действительно сотрясает планету до самого основания, но не таким образом, который объяснил бы ее современное внутреннее строение. Важность этого открытия подчеркивает и тот факт, что «разбавленное» ядро есть не только у Юпитера, но и у Сатурна. Наличие такой структуры у двух разных планет говорит о том, что «смазанное» ядро может быть нормой для газовых гигантов.

Ранее исследователи предложили несколько теорий, которые могут объяснить формирование крупнейших спутников Юпитера. Оказалось, что луны образуются совсем не так, как планеты.