Наші знання про хімічний склад планет-гігантів досить обмежені. Тільки завдяки феєричному закінченню місії Галілео, ми дізнались трохи більше про атмосферу Юпітера, п’ятої планети та найближчого газового гіганта. Неймовірно, але значення практично всіх важких елементи (крім кисню, який міг вичерпатись через дуже посушливі умови) у понад 3 рази більше ніж відповідні сонячні показники. Подібне співвідношення елементів неможливе, якщо формування Юпітера відбувалось в межах його сучасної орбіти (~ 5 ао). Тільки деякі елементи, як от сульфур, фосфор та можливо вуглець, перебували у планетарній туманності в твердому стані. Інші, на кшталт, водню та інертних газів залишились би розсіяними в газоподібному стані. Розгадкою може стати припущення, що ядро Юпітера формувалось значно далі від нашої материнської планети, в таких умовах, водень та інші інертні гази замерзали та збирались молодим гігантом. Ця гіпотеза підтверджується теоретичними розрахунками та реальними спостереженнями.  Катрін Оберг та Робін Вордсворс визначили, що подібна схема утворення можлива, якщо Юпітер формувався на відстані ~ 30 ао (близько 4,5 млрд км).

Оберг та Вордсворс використали стандартні експоненціальні закони, щоб визначити щільність та температуру планетарної туманності та реальні данні, щоб вирахувати межу замерзання для різних молекул. Так їх вдалося дізнатись кількісне співвідношення елементів в зонах твердої та газоподібної фаз. Вони опрацювали різні варіанти того, як Юпітер міг «нарощувати» матеріал (танення ядра, потрапляння валунів та газів) та комбінували отриману інформацію. Той склад атмосфери Юпітера, що зафіксував Галілео міг скластись лише за умови, що формування газового гіганта почалось за лінією замерзання водню. Автори відкидають гіпотезу за якою, ключову роль в цьому процесі відігравали клатрати в льодяних валунах, що захоплювали гази. Раніше це була основна теорія, що пояснювала спостереження апарату Галілео.

Оберг та Вордсворс представили певні прогнози. Якщо їх модель правильна, то кількість оксигену в атмосфері п’ятої планети має відповідати певним значення інших елементів. На Сатурні повинна існувати дещо подібна ситуація, але зі специфікою тамтешніх умов. Більше детальну інформацію можна буде отримати, коли Кассіні зануриться в Сатурн.

Nature (29 жовтня 2019)

Посилання на оригінал