Har Jupiter en Solid kärna?

gasjättarna har alltid varit ett mysterium för oss. På grund av deras täta och virvlande moln är det omöjligt att få en bra titt inuti dem och bestämma deras sanna struktur. Med tanke på deras avstånd från jorden är det tidskrävande och dyrt att skicka rymdfarkoster till dem, vilket gör undersökningsuppdrag få och långt ifrån. Och på grund av deras intensiva strålning och starka gravitation måste alla uppdrag som försöker studera dem göra det noggrant.

och ändå har forskare varit av uppfattningen i årtionden att denna massiva gasjätte har en solid kärna. Detta överensstämmer med våra nuvarande teorier om hur solsystemet och dess planeter bildades och migrerade till sina nuvarande positioner. Medan de yttre skikten av Jupiter huvudsakligen består av väte och helium, ökar trycket och densiteten att närmare kärnan blir saker fasta.

struktur och sammansättning:

Jupiter består främst av gasformig och flytande materia, med tätare materia under. Den övre atmosfären består av cirka 88-92% väte och 8-12% helium med procentvolym gasmolekyler och ca. 75% väte och 24% helium i massa, medan resterande en procent består av andra element.

atmosfären innehåller spårmängder metan, vattenånga, ammoniak och kiselbaserade föreningar samt spårmängder bensen och andra kolväten. Det finns också spår av kol, etan, vätesulfid, neon, syre, fosfin och svavel. Kristaller av frusen ammoniak har också observerats i atmosfärens yttersta lager.

interiören innehåller tätare material, så att fördelningen är ungefär 71% väte, 24% helium och 5% andra element i massa. Man tror att Jupiters kärna är en tät blandning av element – ett omgivande lager av flytande metalliskt väte med lite helium och ett yttre lager övervägande av molekylärt väte. Kärnan har också beskrivits som stenig, men detta är fortfarande okänt också.

1997 föreslogs kärnans existens genom gravitationsmätningar, vilket indikerar en massa på 12 till 45 gånger jordens massa, eller ungefär 4% -14% av Jupiters totala massa. Närvaron av en kärna stöds också av modeller av planetformation som indikerar hur en stenig eller isig kärna skulle ha varit nödvändig någon gång i planetens historia. Annars skulle det inte ha kunnat samla allt dess väte och helium från den protosolära nebeln – åtminstone i teorin.

det är emellertid möjligt att denna kärna sedan dess har krympt på grund av konvektionsströmmar av varm, flytande, metallisk väteblandning med den smälta kärnan. Denna kärna kan till och med vara frånvarande nu, men en detaljerad analys behövs innan detta kan bekräftas. Juno-uppdraget, som lanserades i augusti 2011 (se nedan), förväntas ge viss inblick i dessa frågor och därmed göra framsteg på kärnproblemet.

bildning och Migration:

våra nuvarande teorier om bildandet av solsystemet hävdar att planeterna bildade omkring 4.För 5 miljarder år sedan från en Solnebulosa (dvs. Nebulärhypotes). I överensstämmelse med denna teori tros Jupiter ha bildats som ett resultat av tyngdkraften som drar virvlande moln av gas och damm tillsammans.Jupiter förvärvade det mesta av sin massa från material som var kvar från solens bildning och slutade med mer än dubbelt så mycket som de andra planeternas kombinerade massa. Faktum är att det har antagits att det Jupiter hade ackumulerat mer massa, det skulle ha blivit en andra stjärna. Detta bygger på det faktum att dess sammansättning liknar solens sammansättning – som huvudsakligen tillverkas av väte.

dessutom indikerar nuvarande modeller av solsystembildning också att Jupiter bildades längre ut från sin nuvarande position. I det som kallas Grand Tack-hypotesen migrerade Jupiter mot solen och bosatte sig i sin nuvarande position för ungefär 4 miljarder år sedan. Denna migration, det har hävdats, kunde ha resulterat i förstörelsen av de tidigare planeterna i vårt solsystem – vilket kan ha inkluderat superjordar närmare solen.

utforskning:

Även om det inte var den första Robot rymdfarkosten som besökte Jupiter, eller den första som studerade den från omlopp (detta gjordes av Galileo-sonden mellan 1995 och 2003), var Juno-uppdraget utformat för att undersöka de djupare mysterierna hos den joviska jätten. Dessa inkluderar Jupiters inre, atmosfär, magnetosfär, gravitationsfält och historien om planetens bildning.

uppdraget lanserades i augusti 2011 och uppnådde bana runt Jupiter den 4 juli 2016. Sonden gick in i sin polära elliptiska bana efter att ha avslutat en 35-minuters lång avfyrning av huvudmotorn, känd som Jupiter Orbital Insertion (eller JOI). När sonden närmade sig Jupiter från ovanför sin nordpol, fick den en bild av det joviska systemet, som det tog en slutlig bild av innan JOI började.sedan dess har Juno rymdfarkosten genomfört perijove manövrar-där den passerar mellan norra polarregionen och Södra polarregionen – med en period på cirka 53 dagar. Det har slutfört 5 perijoves sedan det anlände i juni 2016, och det är planerat att genomföra totalt 12 före februari 2018. Vid denna tidpunkt kommer sonden att bana och brinna upp i Jupiters yttre atmosfär.när Juno gör sina återstående pass kommer han att samla in mer information om Jupiters gravitation, magnetfält, atmosfär och sammansättning. Förhoppningen är att denna information kommer att lära oss mycket om hur samspelet mellan Jupiters inre, dess atmosfär och dess magnetosfär Driver planetens utveckling. Och naturligtvis hoppas man kunna ge avgörande data om planetens inre struktur.

har Jupiter en solid kärna? Det korta svaret är, vi vet inte … ännu. I själva verket kan det mycket väl ha en solid kärna bestående av järn och kvarts, som omges av ett tjockt lager metalliskt väte. Det är också möjligt att interaktionen mellan detta metalliska väte och den fasta kärnan orsakade planeten att förlora den för en tid sedan.

vid denna punkt, allt vi kan göra är att hoppas att pågående undersökningar och uppdrag kommer att ge mer bevis. Dessa kommer inte bara att hjälpa oss att förfina vår förståelse av Jupiters inre struktur och dess bildning, utan också förfina vår förståelse av solsystemets historia och hur det blev.

Vi har skrivit många artiklar om Jupiter för universum idag. Här tio intressanta fakta om Jupiter, hur stor är Jupiter?, Hur lång tid tar det att komma till Jupiter?, Hur är vädret på Jupiter?, Hur långt är Jupiter från solen? och Jupiters bana. Hur länge är ett år på Jupiter?

Om du vill ha mer information om Jupiter, kolla in Hubblesites pressmeddelanden om Jupiter, och här är en länk till NASAs Solar System Exploration Guide till Jupiter.

Vi har också spelat in ett avsnitt av astronomi Cast bara om Jupiter. Lyssna här, avsnitt 56: Jupiter.