Данные космического аппарата Juno продолжают радикально менять представления ученых о крупнейшей планете Солнечной системы. Исследователи NASA заявляют, что внутреннее устройство Юпитера оказалось значительно более сложным, чем предполагали классические модели планетологии. Новые результаты показывают, что газовый гигант нельзя описать как простую сферу из водорода и гелия с компактным твердым ядром внутри.
Главным источником новых открытий остается космический аппарат Juno, который работает на орбите Юпитера с 2016 года. Первоначально миссия была рассчитана примерно на 32 орбиты, однако аппарат продолжает функционировать и уже выполнил более 80 сближений с планетой.
Juno изучает Юпитер глубже, чем любой аппарат в истории
Главная задача миссии заключается не только в фотографировании облаков.
Juno исследует:
- внутреннее строение планеты;
- магнитное поле;
- гравитацию;
- атмосферу;
- полярные сияния;
- распределение вещества внутри гиганта.
Для этого аппарат использует:
- микроволновые радиометры;
- магнитометры;
- гравитационные измерения;
- радиосигналы;
- спектрометры.
Именно эти инструменты позволили ученым буквально «заглянуть» под верхние облака Юпитера.
Юпитер оказался не таким, как предполагали старые модели
Долгое время считалось, что Юпитер имеет относительно простую структуру:
- плотное каменно-ледяное ядро;
- слой металлического водорода;
- внешнюю оболочку из водорода и гелия.
Однако новые данные показали, что внутренняя структура значительно сложнее.
Ученые все чаще говорят о так называемом «размазанном» или диффузном ядре.
Это означает, что тяжелые элементы могут быть распределены внутри планеты гораздо более хаотично и глубоко, чем ожидалось.
У Юпитера может не быть четкого твердого ядра
Одним из наиболее неожиданных результатов стало предположение, что классического компактного ядра внутри Юпитера может вообще не существовать.
Исследователи рассматривают несколько вариантов:
- очень маленькое ядро;
- частично растворенное ядро;
- распределение тяжелых элементов по большой области;
- многослойную внутреннюю структуру.
По словам участников миссии, существующие модели формирования газовых гигантов уже не могут полностью объяснить наблюдаемую картину.
Внутри Юпитера водород превращается в металлическую жидкость
Одной из самых необычных особенностей планеты является металлический водород.
На глубине примерно нескольких тысяч километров давление становится настолько огромным, что обычный молекулярный водород меняет свойства.
В таких условиях:
- электроны начинают свободно двигаться;
- вещество проводит электричество;
- водород ведет себя как металл.
Именно этот слой играет ключевую роль в формировании гигантского магнитного поля Юпитера.
Магнитное поле Юпитера оказалось крайне необычным
Magnetic field Юпитера является самым мощным среди всех планет Солнечной системы.
Но Juno показал, что оно намного сложнее земного.
У Земли магнитное поле относительно похоже на диполь — гигантский магнит с северным и южным полюсом.
У Юпитера структура значительно более хаотична:
- магнитные аномалии распределены неравномерно;
- северное полушарие отличается от южного;
- поле содержит сложные локальные структуры;
- некоторые области обладают экстремальной напряженностью.
Атмосфера Юпитера уходит гораздо глубже, чем ожидалось
Ранее считалось, что знаменитые полосы и вихри Юпитера являются относительно поверхностными явлениями.
Однако измерения Juno показали, что атмосферные потоки уходят на тысячи километров вглубь планеты.
Это означает, что:
- струйные течения связаны с внутренней динамикой;
- атмосфера и недра тесно взаимодействуют;
- ветры затрагивают огромные объемы вещества.
Фактически Юпитер представляет собой единую динамическую систему.
Большое Красное Пятно остается загадкой
Одним из самых известных объектов Солнечной системы является Большое Красное Пятно Юпитера.
Это гигантский шторм, существующий как минимум несколько столетий.
Размер вихря настолько велик, что внутри него могла бы поместиться Земля.
Juno помог выяснить, что шторм уходит глубоко под облака.
Однако ученые до сих пор не понимают полностью:
- почему вихрь существует так долго;
- как он поддерживает энергию;
- почему постепенно уменьшается;
- как связаны его глубинные процессы с атмосферой.
Юпитер постепенно меняет представления о формировании планет
Данные Juno затрагивают не только сам Юпитер.
Они влияют на понимание происхождения всей Солнечной системы.
Газовые гиганты формируются двумя основными способами:
- постепенное накопление вещества вокруг ядра;
- быстрое гравитационное сжатие газового облака.
Наблюдения Juno показывают, что реальный процесс мог быть значительно сложнее.
Юпитер мог влиять на формирование Земли
Современные модели предполагают, что ранняя миграция Юпитера сыграла огромную роль в эволюции внутренней части Солнечной системы.
Гравитация гиганта могла:
- перераспределять астероиды;
- изменять орбиты планетезималей;
- ограничить рост Марса;
- доставить воду во внутреннюю часть системы.
Некоторые исследователи считают, что без Юпитера современная Земля могла бы выглядеть совершенно иначе.
Юпитер немного меньше, чем считалось ранее
Новые измерения Juno также уточнили размеры планеты.
Оказалось, что:
- экваториальный диаметр примерно на 8 километров меньше прежних оценок;
- полярный диаметр меньше примерно на 24 километра.
При этом Юпитер оказался более «сплюснутым» у полюсов, чем считалось раньше.
Планета вращается с огромной скоростью
Юпитер совершает полный оборот менее чем за 10 часов.
Такая скорость вращения вызывает:
- сильное экваториальное расширение;
- мощные атмосферные течения;
- сложную динамику облаков;
- необычную форму планеты.
Именно быстрое вращение делает Юпитер заметно сплюснутым.
Радиационные пояса Юпитера чрезвычайно опасны
Одной из главных проблем миссии Juno является экстремальная радиация.
Магнитное поле Юпитера удерживает огромное количество высокоэнергетических частиц.
Радиационная среда возле планеты настолько сурова, что:
- электроника требует специальной защиты;
- приборы постепенно деградируют;
- орбита аппарата тщательно рассчитывается.
Несмотря на это, Juno продолжает успешно работать.
Полярные сияния Юпитера намного мощнее земных
Одними из самых впечатляющих явлений являются полярные сияния гиганта.
Они возникают из-за взаимодействия магнитного поля с заряженными частицами.
Но в отличие от Земли, у Юпитера они:
- значительно ярче;
- гораздо энергичнее;
- связаны с вулканической активностью спутника Ио;
- охватывают колоссальные области атмосферы.
Juno продолжает изучать эти процессы.
Юпитер почти стал звездой
Юпитер состоит в основном из водорода и гелия — как и Солнце.
Если бы его масса была примерно в 13 раз больше, внутри начались бы реакции горения дейтерия, и объект превратился бы в коричневый карлик.
Поэтому ученые иногда называют Юпитер «несостоявшейся звездой».
Юпитер важен для изучения экзопланет
Сегодня астрономы обнаружили тысячи газовых гигантов возле других звезд.
Многие из них напоминают Юпитер.
Поэтому понимание внутреннего устройства Юпитера помогает:
- моделировать экзопланеты;
- изучать формирование планетных систем;
- понимать миграцию гигантов;
- анализировать атмосферу далеких миров.
Juno продолжает работать
Несмотря на многолетнюю миссию и тяжелые условия, аппарат остается работоспособным.
Сейчас Juno постепенно смещается к северным широтам Юпитера и получает данные из регионов, которые ранее почти не изучались.
Каждое новое сближение приносит информацию, заставляющую пересматривать старые теории.
Юпитер оказался не «простым газовым шаром»
Главный вывод миссии заключается в том, что крупнейшая планета Солнечной системы значительно сложнее, чем представляли ученые еще десять лет назад.
Новые данные показывают:
- сложную внутреннюю структуру;
- неоднородное распределение вещества;
- необычное магнитное поле;
- глубокие атмосферные процессы;
- возможное отсутствие компактного ядра.
Фактически Juno превращает Юпитер из относительно понятного газового гиганта в один из самых сложных объектов планетологии.
Чем больше данных получает миссия, тем очевиднее становится, что современные модели формирования и устройства гигантских планет еще далеки от завершения.
Источники:
Статья создана по материалам UniverseToday.com
