Одним из самых важных открытых вопросов в теории формирования планет является история происхождения Юпитера. Особенно когда от исследователей до планеты — 780 миллионов километров. Встаёт вопрос: как и чем исследовать огромный газовый шар?
В 1995 году космический аппарат «Галилео» выпустил зонд, который опустился на парашюте в атмосферу Юпитера. Среди прочего, он обнаружил интересное свойство атмосферы — элементы тяжелее гелия были обогащены. А последние модели структуры Юпитера, основанные на измерениях гравитационного поля космическим аппаратом «Юнона», говорят о том, что внутренняя часть Юпитера не однородна, а имеет сложную структуру.
Это делает планету потенциально полезной для будущего — ведь в ядре подобных газовых гигантов могут находиться вещества с уникальными свойствами, добыча которых никому не повредит. Поэтому поиск сценария формирования Юпитера, который согласуется с предсказанной внутренней структурой, а также с измеренным обогащением атмосферы, является сложной задачей — но крайне важной для нашего понимания планет-гигантов.
Используя сложное компьютерное моделирование, исследователи из Цюрихского университета (UZH) и Национального центра компетенции в области исследований (NCCR) пролили свет на историю формирования нашего далёкого соседа:
Наша идея заключалась в том, что Юпитер собрал эти тяжелые элементы на поздних стадиях своего формирования путем миграции. При этом он должен был перемещаться через регионы, заполненные так называемыми планетезималями — небольшими планетарными строительными блоками, состоящими из материалов тяжелых элементов, — и накапливать их в своей атмосфере, — Шо Шибата, ведущий автор исследования и старший научный сотрудник Цюрихского университета.
Однако миграция сама по себе не является гарантией накопления необходимого материала. Объединив данные зондов «Галилео» и «Юноны», исследователи нашли удовлетворительное объяснение:
Мы обнаружили, что достаточное количество планетезималей могло бы быть захвачено, если бы Юпитер сформировался во внешних областях Солнечной системы — примерно в четыре раза дальше от Солнца, чем сейчас, — а затем мигрировал в свое нынешнее положение. При таком сценарии он двигался через регион, где условия благоприятствовали [формированию ядра], — сообщает Шо.
Полученные знания помогут нам устранить пробелы в нашем понимании не только Юпитера и нашей Солнечной системы, но и многих наблюдаемых планет-гигантов, вращающихся вокруг далеких звезд. А это, возможно, позволит нашим потомкам не загрязнять нашу уникальную планету ради редких ископаемых, а добывать их там, где они были намного менее востребованы все эти годы.