Юпитер "окаменел"

[AstroPerm]

Согласно результатам нового компьютерного моделирования, проведенного американскими геофизиками из Калифорнийского университета в Беркли (University of California, Berkeley), размеры внутреннего твердого ядра крупнейшей планеты Солнечной системы Юпитера должны более чем в два раза превосходить прежние оценки.

Перед новой моделью ставилась задача предсказания общих свойств водородно-гелиевой смеси при экстремальных давлениях и температурах (которые царят в центре Юпитера и не могут пока изучаться в лабораторных условиях) на основе математических расчетов поведения отдельных атомов водорода и гелия. Применяя методы, разработанные первоначально для исследования полупроводников, Буркхард Милицер (Burkhard Militzer) предсказал свойства водорода и гелия в условиях высоких давлений и температур, а его соавтор Уильям Хаббард (William B. Hubbard), профессор планетарных наук из Аризонского университета (University of Arizona's Lunar and Planetary Laboratory in Tucson), положил эти теоретические данные в основу новой модели, описывающей процессы, протекающие внутри гигантской газовой планеты (результаты исследований были опубликованы 20 ноября в Astrophysical Journal Letters).

Подставляя в созданную модель известные параметры - массу, радиус, температуру поверхности и данные по размерам экваториального юпитерианского "горба" - ученые выяснили, что в центре Юпитера должна содержаться твердь, размеры которой в 14-18 раз превосходят массу нашей Земли или же примерно 1/20 часть общей массы Юпитера. Предыдущие модели предсказывали гораздо меньшие размеры ядра - примерно до 7 масс Земли.

Новое моделирование также показывает, что сердцевина планет-гигантов должна быть отчасти металлической, а частью состоять из камней, льда, метана, аммиака и воды, в то время как его атмосфера содержит в основном водород и гелий. В самом же центре этой "каменной планеты" находится, вероятно, небольшой металлический шар из железа и никеля - точно так же, как и в сердцевине земного ядра.

По мнению Милицера, после новых исследований родственность Юпитера другим "ледяным гигантам" - Сатурну, Нептуну и Урану - станет еще более очевидной, ведь теперь ученым удалось показать, что обширный слой оледеневших газов плотно укутывает центральное каменное ядро крупнейшей планеты Солнечной системы. Новые расчеты избавлены также от массы прежних неопределенностей, а точные термодинамические модели несут с собой более надежное физическое описание процессов, протекающих внутри Юпитера.

В каком-то смысле Юпитер можно рассматривать как серию концентрических оболочек, вращающихся вокруг планеты на разных высотах, причем наружные оболочки - особенно в районе экватора - вращаются быстрее, чем внутренние. Глубоко внутри планеты под большим давлением и в условиях высокой температуры водород меняет свое молекулярное состояние, становясь "металлическим" - он проводит электрический ток и тем самым обеспечивает Юпитер его мощнейшим магнитным полем. Однако этот переход не носит столь резкого характера, который предсказывался на основе прежних моделей.

По мнению авторов статьи, их моделирование очень хорошо согласуется с данными, полученными от зонда NASA "Галилео" (Galileo), изучавшего атмосферу Юпитера в 1995 году. Милицер планирует также использовать новую модель для имитации внутренностей других планет Солнечной системы и далеких экзопланет. Возможно, кое-какие предсказания можно будет проверить после запуска в 2011 году миссии "Джуно" (Juno), которая достигнет орбиты Юпитера в 2016 году. Американский космический аппарат займется тогда измерением магнитного поля планеты, ее гравитации и т.д. Один из авторов описываемого здесь исследования - Хаббард - примет участие в научной части этой миссии.

Источник: Грани.ру