Новое исследование Даремского университета показало, что гигантское столкновение, возможно, не является причиной образования замечательного "разбавленного" ядра Юпитера, что ставит под сомнение теорию об истории планеты.
Юпитер, крупнейшая планета нашей Солнечной системы, хранит в своем сердце тайну. В отличие от того, что когда-то ожидали ученые, его ядро не имеет четких границ, а вместо этого постепенно сливается с окружающими слоями, состоящими в основном из водорода (структура, известная как разреженное ядро).
Как образовалось это разреженное ядро, было ключевым вопросом среди ученых и астрономов с тех пор, как космический аппарат НАСА "Юнона" впервые обнаружил его существование.
Предыдущее исследование показало, что колоссальное столкновение с ранней планетой, содержащей половину материала ядра Юпитера, могло основательно перепутать центральную область Юпитера, что достаточно для объяснения современного строения планеты.
Используя ультрасовременное суперкомпьютерное моделирование столкновений планет, а также новый метод, позволяющий улучшить учет перемешивания материалов при моделировании, исследователи из Университета Дарема в сотрудничестве с учеными из НАСА, SETI и CENSSS Университета Осло проверили, могло ли такое мощное столкновение привести к образованию разреженного ядра Юпитера.
Моделирование проводилось на суперкомпьютере DiRAC COSMA, размещенном в Даремском университете, с использованием самого современного программного обеспечения SWIFT с открытым исходным кодом.
Исследование показало, что стабильная разреженная структура активной зоны не была получена ни в одном из проведенных симуляций, даже в тех, которые включали удары в экстремальных условиях.
Вместо этого моделирование показывает, что плотный материал горной породы и ледяного ядра, смещенный в результате удара, быстро оседал бы вновь, оставляя четкую границу с внешними слоями водорода и гелия, а не образуя плавную переходную зону между этими двумя областями.
Таким образом, результаты исследования, опубликованные в Monthly Notices Королевского астрономического общества, не подтверждают гипотезу о том, что разреженное ядро Юпитера образовалось в результате единичного сильного удара, а предполагают, что это результат того, как растущая планета поглощала тяжелые и легкие материалы в процессе своего формирования и эволюции.
Комментируя полученные результаты, ведущий автор исследования доктор Томас Санднес (Thomas Sandnes) из Даремского университета сказал: "Интересно исследовать, как планета-гигант, подобная Юпитеру, отреагировала бы на одно из самых бурных событий, которые только могут произойти на растущей планете.
"В ходе нашего моделирования мы видим, что такого рода воздействие буквально сотрясает планету до основания, но это не совсем то, что нужно для объяснения внутренней структуры Юпитера, которую мы видим сегодня".
Юпитер - не единственная планета с разреженным ядром, поскольку ученые недавно обнаружили доказательства того, что у Сатурна тоже есть такое ядро.
Доктор Луис Теодоро из Университета Осло сказал: "Тот факт, что Сатурн также имеет разреженное ядро, подтверждает идею о том, что эти структуры не являются результатом редких, чрезвычайно высокоэнергетических воздействий, а формируются постепенно в ходе длительного процесса роста и эволюции планеты".
Результаты этого исследования также могут помочь ученым лучше понять и интерпретировать многие экзопланеты размером с Юпитер и Сатурн, которые наблюдались вокруг далеких звезд.
Если разреженные ядра образовались не в результате редких и экстремальных столкновений, то, возможно, большинство или все эти планеты имеют сравнительно сложный внутренний мир.
Соавтор исследования доктор Джейкоб Кегеррайс (Jacob Kegerreis) сказал: "Гигантские столкновения являются ключевой частью истории многих планет, но они не могут объяснить всего!
"Этот проект также ускорил еще один шаг в нашей разработке новых способов моделирования этих катастрофических событий с еще большей детализацией, помогая нам продолжать изучать, как возникло удивительное разнообразие миров, которые мы видим в Солнечной системе и за ее пределами".
