Науковці виявили, що в ранній період існування Сонячної системи Юпітер мав радіус у 2–2,5 раза більший, ніж нині. Таке зростання відбулося приблизно 4,5 мільярда років тому, на четвертому мільйоні років після формування перших твердих тіл. До цього висновку дійшли астрономи Костянтин Батигін (Каліфорнійський технологічний інститут) та Фред Адамс (Мічиганський університет), проаналізувавши орбіти малих супутників Юпітера — Амальтеї та Теби. Про це передає медіа про науку КРВ.медіа із посиланням на дослідження.
Юпітер і його гігантське зростання
Юпітер — найбільша планета Сонячної системи. Сьогодні його маса перевищує сумарну масу всіх інших планет, але нове дослідження показало: на ранньому етапі формування Юпітер був ще більшим — за розміром, а не за масою. Астрономи встановили, що приблизно 3,8 мільйона років після утворення перших твердих частинок у Сонячній системі (а це близько 4,5 мільярда років тому) планета мала в 2–2,5 раза більший радіус, ніж нині.
Таке розширення було спричинене активним накопиченням газу та пилу з навколишнього протопланетного диска. Юпітер поглинав матерію зі швидкістю до 2,4 мас нинішньої планети на мільйон років. Цей період швидкого зростання завершився зі зникненням навколишнього диска, після чого планета почала поступово стискатися під дією власної гравітації.
Маленькі супутники — підказки
Основним ключем до відкриття стали два малі супутники Юпітера — Амальтея та Теба. Вони обертаються дуже близько до планети, навіть ближче, ніж більш відомий Іо. Проте їхні орбіти не вирівняні з екватором Юпітера, як це мало би бути за умови стабільного гравітаційного впливу. Саме ці нахили й стали основою для відтворення історичних процесів.
Дослідники моделювали, як Юпітер, маючи більший радіус, міг впливати на орбіти своїх супутників. Оскільки ці супутники формувалися або захоплювалися вже після основного зростання планети, зміни в їхніх орбітальних характеристиках «зберегли» інформацію про тогочасні фізичні параметри гіганта. Таким чином орбітальні дані стали своєрідним «геологічним архівом» планетарного масштабу.
Ще один важливий елемент моделі — магнітне поле Юпітера. Встановлено, що під час пікового зростання магнітне поле планети було приблизно в 50 разів потужніше за нинішнє. Це зумовлено поєднанням швидкого обертання, великого розміру та надвисокої температури внутрішніх шарів Юпітера.
Потужне магнітне поле, як і гравітаційне стиснення, впливало на розподіл речовини довкола планети, а також на динаміку її супутників. Саме тому його врахування стало критичним у процесі реконструкції ранньої історії Юпітера.
Чому Юпітер не став зіркою
Хоча Юпітер був гігантським, його маси було недостатньо для запуску термоядерних реакцій, які характерні для зірок. Щоб стати коричневим карликом, планета мала б бути щонайменше у 13 разів масивнішою, а щоб перетворитися на зірку — у 85 разів.
Втім, навіть без ядерного горіння Юпітер відіграв і продовжує відігравати ключову роль у Сонячній системі. Його гравітація стабілізувала орбіти інших планет, а також могла захистити Землю від надмірної кількості комет і астероїдів, що створило сприятливі умови для розвитку життя.
Новий підхід до дослідження планет
Дослідження Батигіна та Адамса демонструє інноваційний спосіб реконструкції планетарної історії. Замість того, щоб моделювати процес формування на основі даних про екзопланети, вчені проаналізували наявні фізичні характеристики супутників, що обертаються навколо Юпітера.
Такий підхід може бути застосований і для інших планет, а також дозволяє краще зрозуміти не лише окрему планету, а й механізми формування всієї Сонячної системи. Автори наголошують, що це — лише початок нового етапу у вивченні гігантських планет.
Про Юпітер ми також писали:
