Наблюдения «Juno» показали, что ядро Юпитера состоит из смеси водорода и гелия
Зачастую поверхность планеты мало рассказывает о процессах, которые протекают в ее недрах. Видимая атмосфера Юпитера состоит из чередующихся ярких и темных полос газа, подпитывающих мощные ветры. Скорость этих образований может достигать более 100 метров в секунду, однако они не отвечают на вопрос, что происходит в глубинах газового гиганта. И здесь на помощь приходит гравитация. Отслеживание ускорения космического аппарата «Juno» при его сближении с Юпитером и учет допплеровского сдвига позволили выявить крошечные аномалии, которые привели к ошеломляющим открытиям.
Выводы трех новых исследований, опубликованных 7 марта 2018 года в журнале Nature, основаны на данных космического аппарата NASA «Juno» о гравитационном поле Юпитера и потенциально переворачивают наше представление о внутренней динамике газовых гигантов.
Похоже, что «ядро» Юпитера представляет из себя плотную жидкость, состоящую из смеси водорода и гелия. Высвобождение энергии в ходе процессов, протекающих в этом сердечнике, вызывает конвекционные процессы в недрах гиганта, которые достигают его поверхности. Однако ни одно лабораторное исследование, проведенное в последнее десятилетие и рассматривающее физику водорода и гелия под высоким давлением вкупе с уточненными данными о гравитационном поле Юпитера, не смогли раскрыть принципы работы этой конвекции и ее влияние на поверхность гиганта.
Изображение южного полюса Юпитера является мозаикой, составленной из снимков, полученных инструментом «Juno» во время 4 сближения с газовым гигантом. Более яркие, желтые области указывают на тонкие облака, а красные – на плотные. Credit: NASA/SWRI/JPL/ASI/INAF/IAPSВозможным объяснением предыдущих наблюдений является то, что турбулентные полосы на поверхности гиганта это результат конвекции, не связанной с недрами Юпитера, и они несут совершенно иную физику, отличающуюся от процессов в глубинах самой большой планеты Солнечной системы. С другой стороны, то, что наблюдается в атмосфере газового мира, может быть следствием выделения энергии глубинными конвективными потоками. Сложные компьютерные модели вполне успешно оправдывают оба предположения, и основной целью миссии NASA «Juno» является указать на верное из них.
Учитывая то, что в Млечном Пути открыто множество подобных Юпитеру миров, понимание его структуры имеет далеко идущие последствия в раскрытии загадок этого класса астрофизических объектов.
Снимок южного полушария Юпитера, полученный космическим аппаратом «Juno» (ориентация не сохранена). Credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald EichstädtОдно из исследований предполагает, что ветры Юпитера могут влиять на его гравитационное поле, при условии, что они простираются на относительно большую глубину – не менее 3000 километров ниже облаков гиганта. Это означает, что полосы Юпитера – это не просто поверхностное явление: ими движут процессы, происходящие в недрах планеты и ослабевающие по мере их приближения к поверхности. Кроме этого, под облачными массами находится «ядро», которое ведет себя как твердое тело, несмотря на жидкое состояние.
Полученные результаты могут быть применены к внутренней динамике Сатурна, что может иметь большое значение для укрепления нашего понимания загадочного класса планет – газовых гигантов.