Har Jupiter en solid kerne?

gasgiganterne har altid været et mysterium for os. På grund af deres tætte og hvirvlende skyer er det umuligt at få et godt kig ind i dem og bestemme deres sande struktur. I betragtning af deres afstand fra jorden er det tidskrævende og dyrt at sende rumfartøjer til dem, hvilket gør undersøgelsesmissioner få og langt imellem. Og på grund af deres intense stråling og stærke tyngdekraft skal enhver mission, der forsøger at studere dem, gøre det omhyggeligt.

og alligevel har forskere været af den opfattelse i årtier, at denne massive gasgigant har en solid kerne. Dette er i overensstemmelse med vores nuværende teorier om, hvordan solsystemet og dets planeter dannede og migrerede til deres nuværende positioner. Mens de ydre lag af Jupiter primært består af hydrogen og helium, antyder stigninger i tryk og densitet, at tættere på kernen bliver tingene solide.

struktur og sammensætning:

Jupiter består primært af gasformigt og flydende stof med tættere stof under. Den øvre atmosfære består af omkring 88-92% hydrogen og 8-12% helium i procent volumen af gasmolekyler og ca. 75% hydrogen og 24% helium efter masse, hvor den resterende procent består af andre grundstoffer.

atmosfæren indeholder spormængder af methan, vanddamp, ammoniak og siliciumbaserede forbindelser samt spormængder af bensin og andre carbonhydrider. Der er også spor af kulstof, Ethan, hydrogensulfid, neon, ilt, fosfin og svovl. Krystaller af frosset ammoniak er også blevet observeret i det yderste lag af atmosfæren.

interiøret indeholder tættere materialer, således at fordelingen er omtrent 71% brint, 24% helium og 5% andre grundstoffer efter masse. Det antages, at Jupiters kerne er en tæt blanding af elementer – et omgivende lag af flydende metallisk hydrogen med noget helium og et ydre lag overvejende molekylært hydrogen. Kernen er også blevet beskrevet som stenet, men dette forbliver også ukendt.

i 1997 blev kernens eksistens antydet ved gravitationsmålinger, hvilket indikerer en masse på 12 til 45 gange Jordens masse eller omtrent 4% -14% af den samlede masse af Jupiter. Tilstedeværelsen af en kerne understøttes også af modeller af planetarisk dannelse, der indikerer, hvordan en stenet eller iskern kerne ville have været nødvendig på et tidspunkt i planetens historie. Ellers ville det ikke have været i stand til at samle alt dets brint og helium fra den protosolære tåge – i det mindste i teorien.

det er imidlertid muligt, at denne kerne siden er krympet på grund af konvektionsstrømme af varm, flydende, metallisk brintblanding med den smeltede kerne. Denne kerne kan endda være fraværende nu, men en detaljeret analyse er nødvendig, før dette kan bekræftes. Juno-missionen, der blev lanceret i August 2011 (se nedenfor), forventes at give en vis indsigt i disse spørgsmål og derved gøre fremskridt med kerneproblemet.

dannelse og Migration:

vores nuværende teorier om dannelsen af solsystemet hævder, at planeterne dannede omkring 4.For 5 milliarder år siden fra en Soltåge (dvs.Nebulær hypotese). I overensstemmelse med denne teori antages Jupiter at have dannet sig som et resultat af tyngdekraften, der trækker hvirvlende skyer af gas og støv sammen.

Jupiter erhvervede det meste af sin masse fra materiale, der var tilbage fra dannelsen af Solen, og endte med mere end det dobbelte af den samlede masse af de andre planeter. Faktisk er det blevet formodet, at det Jupiter havde akkumuleret mere masse, det ville være blevet en anden stjerne. Dette er baseret på det faktum, at dets sammensætning svarer til solens – overvejende fremstillet af hydrogen.

derudover indikerer nuværende modeller af Solsystemdannelse også, at Jupiter dannede sig længere ud fra sin nuværende position. I det, der er kendt som Grand Tack-hypotesen, Jupiter vandrede mod solen og bosatte sig i sin nuværende position for cirka 4 milliarder år siden. Denne migration, det er blevet hævdet, kunne have resulteret i ødelæggelsen af de tidligere planeter i vores solsystem – som måske har inkluderet superjord tættere på Solen.

udforskning:

selvom det ikke var det første robotfartøj, der besøgte Jupiter, eller det første, der studerede det fra kredsløb (dette blev gjort af Galileo-sonden mellem 1995 og 2003), blev Juno-missionen designet til at undersøge de dybere mysterier fra den joviske kæmpe. Disse inkluderer Jupiters indre, atmosfære, magnetosfære, tyngdefelt og historien om planetens dannelse.missionen blev lanceret i August 2011 og opnåede kredsløb omkring Jupiter den 4.juli 2016. Sonden gik ind i sin polære elliptiske bane efter at have afsluttet en 35 minutters lang affyring af hovedmotoren, kendt som Jupiter Orbital Insertion (eller JOI). Da sonden nærmede sig Jupiter ovenfra sin nordpol, fik den et billede af det joviske system, som det tog et endeligt billede af, inden JOI begyndte.

siden dengang har Juno – rumfartøjet gennemført perijove – manøvrer-hvor det passerer mellem den nordlige polare region og den sydlige polare region-med en periode på cirka 53 dage. Det har afsluttet 5 perijoves siden det ankom i Juni 2016, og det er planlagt at gennemføre i alt 12 inden februar 2018. På dette tidspunkt, med undtagelse af eventuelle missionsforlængelser, vil sonden de-bane og brænde op i Jupiters ydre atmosfære.

da det gør sine resterende passerer, vil Juno samle mere information om Jupiters tyngdekraft, magnetfelter, atmosfære og sammensætning. Det er håbet, at disse oplysninger vil lære os meget om, hvordan samspillet mellem Jupiters indre, dets atmosfære og dets magnetosfære driver planetens udvikling. Og selvfølgelig håber man at give afgørende data om planetens indre struktur.

har Jupiter en solid kerne? Det korte svar er, vi ved det ikke … endnu. I virkeligheden kunne det meget vel have en solid kerne sammensat af jern og kvarts, som er omgivet af et tykt lag metallisk brint. Det er også muligt, at interaktion mellem dette metalliske brint og den faste kerne fik planeten til at miste det for nogen tid siden.

på dette tidspunkt er alt, hvad vi kan gøre, håb om, at igangværende undersøgelser og missioner vil give flere beviser. Disse vil ikke kun hjælpe os med at forfine vores forståelse af Jupiters indre struktur og dens dannelse, men også forfine vores forståelse af solsystemets historie og hvordan det blev.

Vi har skrevet mange artikler om Jupiter for Universe i dag. Her er ti interessante fakta om Jupiter, hvor stor er Jupiter?, Hvor lang tid tager det at komme til Jupiter?, Hvordan er vejret på Jupiter?, Hvor langt er Jupiter fra solen? og Jupiters bane. Hvor lang er et år på Jupiter?

Hvis du vil have mere information om Jupiter, så tjek Hubblesite ‘ s pressemeddelelser om Jupiter, og her er et link til NASAs solsystem udforskning Guide til Jupiter.

Vi har også indspillet en episode af Astronomy Cast næsten Jupiter. Lyt her, afsnit 56: Jupiter.