Астрономы: древний Юпитер столкнулся с огромной новорождённой планетой

Учёные обнаружили следы катастрофы, миллиарды лет назад в буквальном смысле разбившей сердце Юпитера. Речь идёт о столкновении с большой (как минимум 10 масс Земли) планетой, угодившей в его ядро.

Подробности изложены в научной статье, опубликованной в журнале Nature группой во главе с Андреа Исельей (Andrea Isella) из Университета Райса в США.

Космический аппарат Juno изучает Юпитер с 2016 года. В числе прочего он измеряет гравитацию гиганта, так что астрономы могут делать выводы о его внутреннем строении.

Некоторое время назад данные зонда поставили планетологов перед проблемой. Ядро Юпитера оказалось гораздо менее плотным и более протяжённым, чем предполагали учёные. Измерения показали, что тяжёлые элементы (элементы тяжелее водорода и гелия) распределены по области, простирающейся из центра планеты почти до половины её радиуса. В то же время суммарная масса этих веществ составляет лишь 5–15% массы Юпитера.

Такой вывод противоречит общепринятым теориям рождения планет. Считается, что образование гиганта началось с плотного каменного или ледяного ядра, собиравшего вокруг себя водород и гелий. В небесном теле, образовавшемся таким способом, тяжёлые элементы должны плотно группироваться в центре.

Эксперты предложили разные объяснения найденной аномалии. Например, выдвигалась версия, что потоки вещества в прилегающих к ядру Юпитера областях постепенно разрушают его и выносят продукты эрозии ближе к поверхности. Но эффективность подобного механизма под вопросом. К другим предложенным сценариям также есть вопросы. В целом, общепринятого решения проблемы пока нет.

"Это озадачивает, – отмечает Иселья в пресс-релизе. – Это говорит о том, что произошло нечто, что всколыхнуло ядро [Юпитера], и именно здесь в игру вступает гигантское столкновение".

Идея авторов состоит в том, что прямое попадание другого небесного тела в ядро гиганта могло частично разрушить последнее, разбросав тяжёлые элементы по объёму планеты.

Чтобы оценить вероятность такого события, учёные провели тысячи компьютерных симуляций. Выяснилось, что стремительно растущий молодой Юпитер мог нарушать орбиты близлежащих протопланет, обрекая их на столкновение. Вероятность столкновения с другой протопланетой в первые миллионы лет жизни гиганта составила как минимум 40%. Кроме того, мощная гравитация делала лобовые столкновения более вероятными, чем удары по касательной.

Затем исследователи создали 3D-модели, показывающие, как столкновение повлияет на ядро Юпитера. Обнаружилось, что небесные тела размером с Землю просто не добрались бы до центра планеты, разрушившись из-за сопротивления менее глубоких слоёв.

Планета массой в десять земных и более оказалась способна разбить Юпитеру сердце и привести к наблюдаемой картине распределения тяжёлых элементов. Правда, для этого требуется именно прямое попадание. Тело, ударившее по касательной, окажется в своего рода гравитационной ловушке и медленно погрузится в ядро планеты, не вызвав в нём больших разрушений.

Как показали расчёты, разбросанным космическим катаклизмом веществам потребуется много миллиардов лет, прежде чем они снова соберутся в центре Юпитера. Поэтому, несмотря на то, что предполагаемое столкновение произошло около 4,5 миллиарда лет назад, его последствия так заметны сегодня.

Напомним, что ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о возрасте Юпитера, а также о том, почему гиганта обвиняют в уничтожении суперземель Солнечной системы. К слову, вещество нерождённых планет могло влиться и в ядро Земли.