Юпитер содержит в 1,5 раза больше кислорода, чем Солнце: что показало моделирование
Ученые из Чикагского университета и Лаборатории реактивного движения NASA представили наиболее полную на сегодняшний день модель атмосферы Юпитера. Результаты моделирования опубликовали в The Planetary Science Journal. Авторы работы объединили в расчетах химические процессы и гидродинамику, чтобы точнее представить, что происходит под плотным облачным покровом газового гиганта.
Анализ дал новый ответ на давний вопрос о химическом составе планеты. Согласно расчетам, Юпитер содержит примерно в полтора раза больше кислорода, чем Солнце. Ранее в научном сообществе не было единого мнения на этот счет. Например, одно из недавних крупных исследований приводило цифру в 3 раза ниже солнечного уровня.
Прямые исследования Юпитера крайне сложны из-за экстремальных условий. Планета покрыта густыми облаками, где бушуют штормы. Знаменитое Большое Красное Пятно представляет собой ураган размером в две Земли, который не стихает уже несколько веков. Плотность атмосферы там настолько высока, что космический аппарат NASA «Галилео» потерял связь с Землей при погружении в глубокие слои еще в 2003 году. Современная миссия Juno изучает планету с безопасного расстояния на орбите. Приборы фиксируют в верхних слоях аммиак, метан, воду и другие вещества, но картину глубинных процессов ученым приходится восстанавливать с помощью математических моделей.
Интересные факты о Юпитере — самой большой планете Солнечной системы
Предыдущие попытки моделирования часто давали противоречивые результаты. Ведущий автор нового исследования Джихен Янг объясняет это тем, что химия атмосферы Юпитера невероятно сложна. Молекулы постоянно перемещаются между раскаленными нижними слоями и холодными верхними, меняют фазовые состояния и вступают в тысячи различных реакций. Раньше специалисты фокусировались либо только на химических формулах, упуская поведение облаков, либо только на движении потоков, что упрощало химию. Новая работа стала первой, где эти два фактора удалось полноценно совместить.
Информация о количестве кислорода имеет большое значение для понимания истории Солнечной системы. Все планеты и Солнце образовались из одного и того же исходного материала, но пропорции элементов могут различаться. Кислород в космосе часто связан с водой. На большом удалении от звезды вода превращается в лед, и планете легче накопить твердые ледяные частицы, чем водяной пар. Зная концентрацию кислорода, астрономы могут определить, где именно сформировался Юпитер: на своей нынешней орбите или в другом месте, откуда он мигрировал позже.
Кроме того, моделирование изменило представление о динамике атмосферы гиганта. Выяснилось, что вертикальное перемешивание слоев происходит гораздо медленнее, чем считалось. Диффузия идет в 35–40 раз слабее стандартных теоретических предположений. Одной молекуле требуются недели для прохождения через слой атмосферы, хотя раньше ученые полагали, что на это уходят часы. Эти уточненные данные помогут астрономам не только в изучении Солнечной системы, но и при анализе условий на экзопланетах.
Источник обложки: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS. Обработка изображения: Kevin M. Gill, CC BY
Самое популярное
