|
На Юпитере в 1,5 раза больше кислорода, чем на Солнце
|
|
|
|
Над поверхностью Юпитера клубятся впечатляющие облака. Эти облака содержат воду, как и земные, но на газовом гиганте они гораздо плотнее — настолько плотные, что ни один космический аппарат не смог точно измерить, что находится под ними.
|
|
|
|
Но новое исследование, проведенное учеными Чикагского университета и Лаборатории реактивного движения, позволило нам глубже взглянуть на планету, создав самую полную на сегодняшний день модель атмосферы Юпитера.
|
|
|
|
Среди прочего, анализ затрагивает давний вопрос о том, сколько кислорода содержится в газовом гиганте: по оценкам, в Юпитере примерно в полтора раза больше кислорода, чем на Солнце. Это помогает ученым сузить картину того, как образовались все планеты Солнечной системы.
|
|
|
|
"Это давняя дискуссия в планетологии", - сказал Джихен Янг, научный сотрудник UChicago и первый автор статьи. "Это свидетельство того, как новейшее поколение вычислительных моделей может изменить наше понимание других планет".
|
|
|
|
Мы знаем о штормовом небе Юпитера по меньшей мере 360 лет — именно тогда астрономы, использовавшие первые телескопы, зафиксировали любопытное большое постоянное пятно на поверхности Юпитера.
|
|
|
|
Большое красное пятно - это гигантский шторм, в два раза превышающий размеры Земли, который бушевал веками. Это всего лишь одно из многих мест на планете, поскольку сильные ветры и густые облака означают, что вся поверхность Юпитера покрыта калейдоскопом штормов.
|
|
|
|
|
|
|
Чего мы точно не знаем, так это того, что скрывается за этими штормами. Облака настолько плотные, что космический аппарат НАСА "Галилео" потерял связь с Землей, погрузившись в более глубокие слои атмосферы в 2003 году. Следующая миссия, которая посетит Юпитер, "Юнона", в настоящее время проводит каталогизацию планеты с безопасного расстояния на орбите.
|
|
|
|
Эти измерения с орбиты могут дать нам информацию о компонентах верхних слоев атмосферы: аммиаке, метане, гидросульфиде аммония, воде и монооксиде углерода, среди прочих. Ученые объединили это со знаниями о химических реакциях, чтобы построить модели глубоких слоев атмосферы Юпитера.
|
|
|
|
Но исследования разошлись во мнениях по некоторым вопросам, например, о том, сколько воды — и, следовательно, кислорода — содержится на планете. Янг увидел возможность применить химическое моделирование нового поколения для решения запутанного вопроса.
|
|
|
|
Химический состав атмосферы Юпитера невероятно сложен. Молекулы перемещаются из чрезвычайно жарких глубин атмосферы в более прохладные верхние слои, меняя фазы и перестраиваясь в другие молекулы посредством тысяч различных типов реакций. Но также необходимо учитывать поведение облаков и капель.
|
|
|
|
Чтобы лучше охватить все эти явления, Янг совместно с командой ученых впервые объединил химию и гидродинамику в одной модели.
|
|
|
|
"Вам нужно и то, и другое", - сказал Янг. "Химия важна, но она не учитывает поведение капель воды или облаков. Гидродинамика сама по себе слишком упрощает химию. Поэтому важно объединить их".
|
|
|
|
Среди полученных результатов - новый расчет количества кислорода на Юпитере. Согласно их анализу, в Юпитере, вероятно, примерно в полтора раза больше кислорода, чем в Солнце.
|
|
|
|
На протяжении десятилетий ученые спорили об этой цифре. Недавнее крупное исследование показало, что она намного меньше солнечной и составляет всего треть от солнечной.
|
|
|
|
Но знание этой статистики особенно важно для понимания того, как сформировалась наша солнечная система.
|
|
|
|
Все элементы, из которых состоят планеты — и мы сами — это то же вещество, из которого состоит Солнце. Но количество этих материалов может различаться, и мы можем использовать эти подсказки, чтобы собрать воедино информацию о том, как должны были образоваться планеты.
|
|
|
|
Например, сформировался ли Юпитер в том же месте, где он находится сейчас, или он сформировался ближе или дальше и дрейфовал с течением времени? Ключ к разгадке может дать тот факт, что большая часть кислорода на планете связана с водой, которая замерзает и ведет себя по—другому, если находится слишком далеко от солнечного тепла. На планетах легче накапливается лед, чем водяной пар.
|
|
|
|
В свою очередь, знание того, какие условия создают те или иные типы планет, может помочь нам в поиске пригодных для жизни планет за пределами нашей Солнечной системы.
|
|
|
|
Модель также предполагает, что атмосфера Юпитера, вероятно, циркулирует вверх и вниз гораздо медленнее, чем считалось ранее.
|
|
|
|
"Наша модель предполагает, что диффузия должна быть в 35-40 раз медленнее по сравнению со стандартным предположением", - сказал Янг. Например, одной молекуле потребовалось бы несколько недель, чтобы пройти через один слой атмосферы, а не часов.
|
|
|
|
"Это действительно показывает, как много нам еще предстоит узнать о планетах, даже в нашей собственной солнечной системе", - сказал Янг.
|
|
|
|
Источник
|
