Космическая катастрофа. Возможно, газовый гигант Юпитер пережил в период своей ранней истории лобовое столкновение с массивной протопланетой - с последствиями, которые все еще могут быть подтверждены и сегодня. И это потому, что тогда планетарный зародыш (то есть протопланета), который раз в десять превышал массу Земли, проник глубоко в недра газовой планеты и разрушил ее ядро. Такая версия может объяснить, почему ядро Юпитера менее плотное и более «изношенное», чем должно было бы быть сегодня, пишут исследователи в журнале Nature.
Драматические столкновения не были редкостью в ранней Солнечной системе - наоборот. Например, согласно популярной теории, именно столкновение Земли с протопланетой размером с Марс создало нашу Луну. Вскоре после этого могло произойти и столкновение молодой Луны со вторым (гипотетическим) спутником Земли, в результате чего произошло их слияние. Что же касается планет Меркурий и Уран, ученые-планетологи тоже предполагают их ранние столкновения с протопланетами или планетарными строительными блоками.
Загадка «слишком тонкого ядра»
То, что даже газовому гиганту Юпитеру не удалось пережить такое столкновение без последствий, доказывает исследование, проведенное учеными под руководством Шан Фэй Лю из Университета Райса в Хьюстоне. Они озадачились вопросом, возникшим недавно в связи с данными, полученными космическим зондом NASA «Юнона». Дело в том, что измерения зонда показали, что ядро Юпитера менее плотное и менее четко очерченное, чем можно было ожидать. При этом тяжелые элементы, сосредоточенные в нем, распределены далеко в вышележащие слои.
«Это удивительно», - говорит коллега Лю Андреа Изелла. И такое удивление вполне объяснимо: столь «разбавленное» ядро противоречит общепринятой теории формирования планет, в соответствии с которой газовые планеты должны иметь твердое, четко ограниченное ядро. «Это говорит о том, что должно было случиться нечто, что перемешало это ядро», - объясняет Изелла. Но вот только что? И исследователям удалось воспроизвести это в модели.
Вероятность раннего столкновения
Их предположение: очень вероятно, что ядро Юпитера изменило столкновение с другим небесным телом. Но как должно было протекать такое столкновение? И насколько это было бы вероятно? Чтобы проверить это, Лю и его команда воспроизвели космическое окружение молодого Юпитера в процессе компьютерного моделирования. Они симулировали несколько десятков тысяч вариантов моделей, исследуя, как часто могли происходить столкновения и какие характеристики должны были бы иметь ударное космическое тело и сам удар.
«Нам удалось выяснить, что быстрорастущий Юпитер оказывал сильное влияние на соседние планетарные эмбрионы», - говорят исследователи. - «В большинстве вариантов сценариев планетарный зародыш столкнулся с Юпитером в течение первых миллионов лет его существования». По причине мощной гравитационной силы молодой газовой планеты, которая тогда уже перешла с детской на юношескую стадию развития, в большинстве случаев лобовое столкновение оказывалось неизбежным.
Протопланета с десятикратной массой Земли
Но, как показали эксперименты, чтобы проникнуть в ядро Юпитера, столкнувшаяся м ним протопланета, должна была обладать массой в десять раз большей, чем Земля. «Космическое тело-импактор, имеющее одну массу Земли или меньше, просто рассыпалось бы в оболочке газового гиганта», - объясняют Лю и его команда. - «Однако, если ударный объект не угодит прямо в ядро, ударная волна окажется слишком слабой, чтобы рассеять тяжелые элементы из ядра в оболочку Юпитера».
Но вот если бы в Юпитер врезалась массивная протопланета, последствия как раз оказались бы весьма значительными. «Поскольку оно было плотным и несло в себе много энергии, таранящее тело могло пробиваться сквозь оболочку, словно пуля, попадая затем в ядро, - говорит Изелла. Это столкновение нагрело бы центр газового гиганта примерно до 30 000 градусов и расплавило бы и ядро, и ударный элемент. После этого часть этого материала была выброшена в оболочку Юпитера, а остальное слилось в новое ядро.
Последствия сохраняются и по сей день
При этом самым важным остается то, что даже спустя много времени после того, как это новое ядро Юпитера затвердело, некоторые из выброшенных тяжелых элементов остаются разбросанными по всей оболочке планеты. «Потребовались бы миллиарды лет, чтобы этот материал полностью погрузился в ядро», - объясняет Изелла.
Поэтому, по мнению исследователей, именно их сценарий вполне способен объяснить, почему ядро Юпитера менее плотное и более «изношенное», чем должно было бы быть сегодня - оно просто не полностью восстановилось после этого доисторического столкновения.
0
