Юпитер раньше был вдвое больше: ученые сделали открытие

Планета Юпитер является крупнейшей в нашей Солнечной системе. Ее абсолютная масса в 2,5 раза превышает массу остальных семи планет вместе взятых. Новые исследования показывают, что ранее этот газовый гигант был еще больше.

Видео дня

Как пишет издание Science Alert, согласно новым расчетам, ранний Юпитер мог иметь объем в 2,5 раза больше нынешнего. К такому выводу пришли астрономы Константин Батыгин из Калифорнийского технологического института и Фред Адамс из Мичиганского университета.

Основываясь на своем исследовании двух лун Юпитера, ученые обнаружили, что всего через 3,8 миллиона лет после того, как в Солнечной системе образовались первые твердые материалы, Юпитер был в 2-2,5 раза больше, чем сейчас. При этом он имел значительно более мощное магнитное поле.

Это открытие подтверждает метод образования планет снизу вверх, когда речь идет о гигантских окутанных газом мирах. "Наша конечная цель – понять, откуда мы пришли, и установление ранних фаз формирования планет имеет важное значение для решения этой головоломки", – говорит Батыгин. По его словам, это приближает нас к пониманию того, как формировался не только Юпитер, но и вся Солнечная система.

Считается, что каменистые миры, такие как Меркурий, Венера, Земля и Марс, формируются снизу вверх, постепенно накапливая пыль и камни. В конце концов это приводит к формированию планеты с дифференцированной структурой – ядром и другими частями. Это известно как аккреция ядра.

Считается, что газовые гиганты начинаются таким же образом, но как только они достигают определенной массы, которая примерно в 10 раз превышает массу Земли, у них появляется достаточно гравитации, чтобы удерживать значительную газовую оболочку, и они начинают накапливать ее. Считается, что этот процесс происходил во внешней Солнечной системе, поскольку ближе к Солнцу не было достаточно материала для накопления большого ядра.

Поскольку считается, что формирование и эволюция Юпитера сыграли ключевую роль в формировании и эволюции архитектуры Солнечной системы, подробности того, как он родился и как рос, представляют большой интерес для планетологов. Поскольку мы не можем просто перемотать историю Солнечной системы назад, как фильм, ученым приходится смотреть на то, что происходит сейчас, чтобы попытаться реконструировать прошлое.

Обычно это включает использование стандартных моделей формирования планет, собранных в результате наблюдения за планетными системами (включая нашу собственную) по всему Млечному Пути, и построение моделей на основе этих наблюдений. Однако эти модели включают много догадок и предположений, как, как правило, оставляют значительную неопределенность.

Батыгин и Адамс использовали другой подход: они изучили орбитальные движения Амальтеи и Фивы – двух крошечных лун Юпитера, которые вращаются близко к планете. Их орбиты ближе, к его поверхности, чем орбита Ио. Также траектории вращения этих крошечных лун наклонены относительно экватора Юпитера.

Эти наклоны, как показали предыдущие работы, можно использовать для отслеживания орбитальной истории Амальтеи и Фивы. Батыгин и Адамс использовали эти данные для реконструкции ранней эволюции Юпитера. "Удивительно, что даже через 4,5 миллиарда лет осталось достаточно подсказок, позволяющих нам реконструировать физическое состояние Юпитера на заре его существования", – сказал Адамс

Результаты исследователей показали, что Юпитер имел период быстрого, интенсивного роста в начале истории Солнечной системы. Всего через 3,8 миллиона лет после появления первых твердых тел объем Юпитера был как минимум вдвое больше его нынешнего объема.

Более того, его магнитное поле было в 50 раз сильнее, чем сейчас, что способствовало скорости аккреции с диска материала, поступающего на планету, примерно от 1,2 до 2,4 массы Юпитера в миллион лет. Эта фаза быстрого роста сформировала планету и поставила ее на тот путь, который превратил планету в тот Юпитер, который мы видим сегодня.

Когда материал вокруг Юпитера в конце концов рассеялся, сама планета сократилась под собственной гравитацией, уменьшая свой объем и увеличивая скорость вращения. Юпитер продолжает уменьшаться до сих пор, поскольку его поверхностные и внутренние температуры снижаются, сжимая и нагревая его ядро и таким образом теряя энергию, хотя это происходит очень медленно.

Даже при большем объеме Юпитер никогда не был достаточно массивным, чтобы достичь статуса звезды. Чтобы иметь возможность запустить водородный синтез в ядре, что является особенностью всех звезд, ему нужно было бы иметь массу по крайней мере в 85 раз больше нынешней.

Работа команды дает нам новый инструмент для понимания Юпитера и его роли в Солнечной системе, где, как считается, он сыграл жизненно важную роль в стабилизации планет, достаточной для того, чтобы на Земле могла возникнуть жизнь. "То, что мы установили, является ценным ориентиром. Точкой, с которой мы можем увереннее реконструировать эволюцию нашей Солнечной системы", – подытожил Батыгин.

Ранее OBOZ.UA рассказывал, о водных планетах вблизи Земли, где может быть жизнь - их недавно открыть астрономы.

Подписывайтесь на каналы OBOZ.UA в Telegram и Viber, чтобы быть в курсе последних событий.