Czy Jowisz ma solidny rdzeń?

gazowe olbrzymy zawsze były dla nas tajemnicą . Ze względu na ich gęste i wirujące chmury nie można dobrze im się przyjrzeć i określić ich prawdziwej struktury. Biorąc pod uwagę ich odległość od Ziemi, wysyłanie do nich statków kosmicznych jest czasochłonne i kosztowne, dzięki czemu misje badawcze są nieliczne. A ze względu na ich intensywne promieniowanie i silną grawitację, każda misja, która próbuje je zbadać, musi to robić ostrożnie.

a jednak naukowcy od dziesięcioleci są zdania, że ten ogromny gazowy olbrzym ma solidne jądro. Jest to zgodne z naszymi obecnymi teoriami o tym, jak układ słoneczny i jego planety formowały się i migrowały do swoich obecnych pozycji. Podczas gdy zewnętrzne warstwy Jowisza składają się głównie z wodoru i helu, wzrost ciśnienia i gęstości sugeruje, że bliżej jądra rzeczy stają się stałe.

struktura i skład:

Jowisz składa się głównie z materii gazowej i ciekłej, z gęstszą materią pod spodem. Jego górna atmosfera składa się z około 88-92% wodoru i 8-12% helu w procentach objętości cząsteczek gazu oraz ok. 75% wodoru i 24% helu w masie, a pozostałe 1% składa się z innych pierwiastków.

atmosfera zawiera śladowe ilości metanu, pary wodnej, amoniaku i związków na bazie krzemu, a także śladowe ilości benzenu i innych węglowodorów. Istnieją również ślady węgla, etanu, siarkowodoru, neonu, tlenu, fosfiny i siarki. Kryształy zamrożonego amoniaku zaobserwowano również w najbardziej zewnętrznej warstwie atmosfery.

wnętrze zawiera gęstsze materiały, takie, że rozkład wynosi około 71% wodoru, 24% helu i 5% innych pierwiastków masowo. Uważa się, że jądro Jowisza jest gęstą mieszanką pierwiastków – otaczającą warstwę ciekłego metalicznego wodoru z pewną ilością helu i zewnętrzną warstwą głównie molekularnego wodoru. Jądro zostało również opisane jako skaliste, ale to również pozostaje nieznane.

w 1997 roku istnienie jądra zostało zasugerowane przez pomiary grawitacyjne, wskazując masę od 12 do 45 razy większą od masy Ziemi, czyli około 4% -14% całkowitej masy Jowisza. Obecność jądra jest również wspierana przez modele powstawania planet, które wskazują, jak skaliste lub lodowate jądro byłoby konieczne w pewnym momencie w historii planety. W przeciwnym razie nie byłby w stanie zebrać całego swojego wodoru i Helu z mgławicy protosolarnej – przynajmniej w teorii.

jednak jest możliwe, że rdzeń ten skurczył się z powodu prądów konwekcyjnych gorącego, ciekłego, metalicznego wodoru mieszającego się ze stopionym rdzeniem. Ten rdzeń może nawet być nieobecny teraz, ale zanim można to potwierdzić, potrzebna jest szczegółowa analiza. Oczekuje się, że misja Juno, która rozpoczęła się w sierpniu 2011 r. (zob. poniżej), dostarczy pewnego wglądu w te kwestie, a tym samym uczyni postępy w problemie rdzenia.

Tworzenie i migracja:

nasze obecne teorie dotyczące powstawania układu słonecznego twierdzą, że planety uformowały się około 4.5 miliardów lat temu z mgławicy słonecznej (tj. hipoteza Mgławicowa). Zgodnie z tą teorią uważa się, że Jowisz powstał w wyniku grawitacji przyciągającej wirujące chmury gazu i pyłu razem.

Jowisz nabył większość swojej masy z materiału pozostałego po powstaniu słońca i skończył z ponad dwukrotnie większą masą niż inne planety. W rzeczywistości przypuszcza się, że Jowisz zgromadził więcej masy, stałby się drugą gwiazdą. Wynika to z faktu, że jego skład jest podobny do składu słońca – jest zbudowany głównie z wodoru.

ponadto obecne modele formowania układu słonecznego wskazują również, że Jowisz uformował się dalej od swojej obecnej pozycji. W tzw. hipotezie Wielkiego tacka Jowisz migrował w kierunku Słońca i osiadł na swoim obecnym miejscu około 4 mld lat temu. Ta migracja, jak argumentowano, mogła doprowadzić do zniszczenia wcześniejszych planet w naszym Układzie Słonecznym-które mogły obejmować Super-ziemie bliższe słońcu.

eksploracja:

chociaż nie był to pierwszy robotyczny statek kosmiczny, który odwiedził Jowisza, ani pierwszy, który zbadał go z orbity (zostało to zrobione przez sondę Galileo w latach 1995-2003), misja Juno miała na celu zbadanie głębszych tajemnic Jowisza. Obejmują one wnętrze Jowisza, atmosferę, magnetosferę, pole grawitacyjne i historię powstawania planety.

misja rozpoczęła się w sierpniu 2011 roku i osiągnęła orbitę wokół Jowisza 4 lipca 2016 roku. Sonda weszła na orbitę biegunowo-eliptyczną po zakończeniu 35-minutowego wystrzelenia głównego silnika, znanego jako wprowadzenie orbitalne Jowisza (lub JOI). Gdy sonda zbliżyła się do Jowisza z wysokości jego bieguna północnego, otrzymała widok na układ Jowisza, który zrobiła przed rozpoczęciem JOI.

od tego czasu Sonda Juno prowadzi manewry perijove – gdzie przechodzi między Północnym regionem polarnym a południowym regionem polarnym – z okresem około 53 dni. Ukończyło 5 perijoves od czasu przybycia w czerwcu 2016, a do lutego 2018 planowane jest przeprowadzenie łącznie 12. W tym momencie, nie przedłużając misji, sonda wycofa się z orbity i spłonie w zewnętrznej atmosferze Jowisza.

gdy Juno będzie wykonywać swoje pozostałe przejścia, zbierze więcej informacji na temat grawitacji Jowisza, pól magnetycznych, atmosfery i składu. Mamy nadzieję, że te informacje nauczą nas wiele o tym, jak interakcja między wnętrzem Jowisza, jego atmosferą i magnetosferą napędza ewolucję planety. I oczywiście, ma nadzieję dostarczyć rozstrzygających danych na temat wewnętrznej struktury planety.

czy Jowisz ma solidny rdzeń? Krótka odpowiedź jest taka, że nie wiemy… jeszcze. Prawdę mówiąc, bardzo dobrze może mieć solidny rdzeń złożony z żelaza i kwarcu, który jest otoczony grubą warstwą metalicznego wodoru. Możliwe jest również, że interakcja pomiędzy tym metalicznym Wodorem a stałym jądrem spowodowała, że planeta utraciła go jakiś czas temu.

w tym momencie możemy jedynie mieć nadzieję, że trwające badania i misje przyniosą więcej dowodów. Mogą one nie tylko pomóc nam udoskonalić nasze zrozumienie wewnętrznej struktury Jowisza i jego powstawania, ale także udoskonalić nasze zrozumienie historii Układu Słonecznego i tego, jak powstał.

napisaliśmy dziś wiele artykułów o Jowiszu dla wszechświata. Oto dziesięć interesujących faktów o Jowiszu, jak duży jest Jowisz? Ile czasu zajmuje dotarcie do Jowisza? Jaka jest Pogoda na Jowiszu? Jak daleko jest Jowisz od Słońca?, oraz orbity Jowisza. Jak długi jest rok na Jowiszu?

Jeśli chcesz uzyskać więcej informacji na temat Jowisza, sprawdź wiadomości Hubblesite o Jowiszu, a oto link do przewodnika eksploracji Układu Słonecznego NASA do Jowisza.

nagraliśmy też epizod z astronomii o Jowiszu. Posłuchaj, odcinek 56: Jupiter.