Юпитер окаменел
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.
Источники:
Jupiter's rocky core bigger and icier, model predicts - UC Berkeley - NewsCenter
A Massive Core in Jupiter Predicted From First-Principles Simulations - B. Militzer, W. B. Hubbard, J. Vorberger, I. Tamblyn, S.A. Bonev
Comparison of Jupiter Interior Models Derived from First-Principles Simulations - B. Militzer, W. B. Hubbard
Справка
Солнечная система
Меркурий: диаметр - 4 880 км, среднее расстояние от Солнца - приблизительно 58 млн км
Венера: 12 140 км, 108 млн км
Земля: 12 756 км, 150 млн км
Марс: 6 787 км, 228 млн км
Юпитер: 142 800 км, 778 млн км
Сатурн: 120 660 км, 1,4 млрд км
Уран: 51 118 км, 2,9 млрд км
Нептун: 49 528 км, 4,5 млрд км
Ранее планетой считался также Плутон: 2 300 км, 5,9 млрд км
Статьи по теме
Юпитерианские пятнашки
Последовательность из трех изображений турбулентной атмосферы Юпитера, полученная с помощью космического телескопа NASA "Хаббл", позволила пронаблюдать в беспрецедентных подробностях уникальный процесс - поглощение Большим Красным Пятном крупнейшей планеты Солнечной системы своего небольшого юного собрата.
Теневые дела Юпитера
Немецкие и американские астрономы сумели отыскать первопричину загадочных аномалий в слабых кольцах планеты-гиганта Юпитера - небольшого расширения (выпячивания) самого удаленного кольца, находящегося за пределами орбиты спутника Юпитера Тебы, и других отклонений от принятой модели формирования колец.
Может ли "суперземля" приютить жизнь
В связи с открытиями гигантских скалистых экзопланет планетологи стали задаваться естественным вопросом: может ли там возникать жизнь земного типа? Возможно ли на таких планетах, в частности, движение тектонических платформ? Ведь дрейф континентов считается теперь важным фактором, благоприятствующим возникновению и дальнейшему развитию жизни.
Вращение Сатурна выдаст тайну образования планет-гигантов
Сатурн вращается немного быстрее, чем считалось ранее. Об этом говорит новый анализ данных, полученных от "Кассини". Кроме того, новые результаты способны оказать поддержку теории, согласно которой газовые планеты-гиганты (подобные Сатурну) сформировались за поистине ничтожный (по космическим масштабам) промежуток времени.
Загадки Гипериона
Один из самых необычных спутников Сатурна и всей Солнечной системы Гиперион представляет собой своего рода гигантскую морскую губку. Его исключительная пористость позволяет ему без особого для себя вреда поглощать мелкий и крупный космический мусор: метеориты просто проваливаются вглубь спутника, оставляя за собой новые глубокие дырки.
Юпитер застали за переодеванием
Картина юпитерианской облачности за последнее время подверглась весьма впечатляющим изменениям. Об этом стало известно благодаря новым снимкам, полученным с космического телескопа "Хаббл". К сожалению, причины всех этих "мутаций" до сих пор не выяснены.
Модификации гравитационных законов бессильны перед аномалией "Пионеров"
Аномалию "Пионеров" - то есть загадочный дрейф автоматических станций, запущенных NASA к границам Солнечной системы, - нельзя объяснить с помощью каких-либо модификаций гравитационных законов. Такой вывод следует из новой работы, опубликованной норвежским физиком.
Небывалый ураган-домосед на Сатурне
На южном полюсе Сатурна бушует ураганоподобный шторм размером в 2/3 диаметра Земли. Столь близкого подобия земным ураганам никогда еще прежде не удавалось наблюдать ни на одной планете Солнечной системы.
И.о. Земли и Юпитера
Астрономы теперь все чаще заговаривают о существовании (и даже очень большой распространенности) во Вселенной особого типа экзопланет, не встречающихся в нашей Солнечной системе.
"Мертвые зоны" способствуют появлению жизни
Новая теория может объяснить, почему столь много экзопланет обнаруживается на самых близких подступах к родительским звездам, и дарит надежду на обнаружение в будущем множества подобных Земле планет, выживших в тех условиях, которые раньше считались безусловно смертельными для сравнительно небольших объектов.
Астрономы заглянули в недра экзопланет
Группа европейских астрономов провела изучение внутреннего устройства так называемых "горячих юпитеров" - гигантских газовых экзопланет, расположенных очень близко к своему светилу. Найдена корреляция между количеством тяжелых элементов внутри них и степенью "металличности" родительских звезд.
Нептун навсегда разлучил братские планеты
Удалось найти самое вероятное объяснение странностям, связанным с крупнейшим спутником Нептуна Тритоном. Согласно новой теории, на заре формирования Солнечной системы Тритон не был спутником Нептуна, а входил в состав двойной планетной системы.
Измерена истинная продолжительность суток на Сатурне
Измерение периода вращения планет с твердой поверхностью для астрономов сейчас не составляет особого труда, а вот в случае газовых гигантов наподобие Сатурна проблемы до сих пор остаются. Из разразившегося кризиса позволили выбраться измерения параметров магнитного поля гигантской планеты.
Тайна крена гигантских мигрантов
Предложена новая теория, объясняющая современные наклоны осей вращения к плоскости орбит гигантских газовых планет Солнечной системы - Юпитера, Сатурна и Урана. Ее автор обещает решить одну из самых больших загадок планетной космогонии.
В системах с "горячими юпитерами" тоже может быть жизнь
Пригодные для жизни планеты, подобные Земле, могут формироваться даже после того, как гигантские планеты "пройдутся бульдозером" сквозь всю планетную систему - от удаленного места своего рождения на периферии - к центральному светилу.
Открыт новый класс комет - вероятных поставщиков земной воды
Три ледяные кометы, обитающие среди каменных астероидов в Главном астероидном поясе Солнечной системы (расположенном между орбитами Марса и Юпитера), могут содержать ключи к происхождению земных океанов.
Красно-коричневые взвешены и найдены легкими
Впервые удалось узнать точный вес пары коричневых карликов и точно измерить их диаметры. В настоящее время оба члена этой системы слишком велики для своего статуса, "раздуты" (их диаметры сопоставимы с диаметром нашего Солнца), а вот спустя двести миллионов лет они остынут и сожмутся, приняв вполне скромные "планетные" размеры.
"Суперземли" рождаются чаще "юпитеров"
Астрономы обнаружили очередную "суперземлю" у красного карлика, расположенного примерно в 9 тысячах световых лет от Солнца. Масса этой новооткрытой планеты приблизительно в 13 раз превышает массу нашей Земли, ну а сама она состоит скорее всего из смеси камней и льда.
Юпитер открывает второй красный глаз
На лике планеты-гиганта Юпитера помимо знакомого всем Большого Красного Пятна "открылся" и меньший "глаз" (Oval BA), который лишь совсем недавно стал красным. Покраснение Oval BA может быть связано с нарастающей мощью этого нового шторма.
Удалось точно измерить температуру "очень горячего Юпитера"
Специалистам NASA, использующим космический инфракрасный телескоп "Спитцер", удалось зарегистрировать тепловое излучение, исходящее от экстрасолнечной планеты HD 189733b, а следовательно, точно измерить температуру ее атмосферы, которая оказалась чрезвычайно высока.
Гипергигантские звезды способны обзаводиться планетами
Открытие пылевых дисков - то есть предшественников планетных систем - у пары чрезвычайно массивных звезд заставляет предположить, что планеты могут формироваться и выживать даже в самых экстремальных условиях - у самых массивных звезд, которые только существуют в природе.
Молодым свойственен каннибализм
С помощью компьютерных программ удалось показать, что протопланетные эмбрионы, формирующиеся в пределах газовых дисков, окружающих молодые нестационарные звезды-фуоры, на самом деле то и дело поглощаются своей родительской звездой.
"Кирпичики жизни" в протопланетном облаке
В протопланетном облаке солцеподобной звезды IRS 46 (в районе орбиты, соответствующей будущей "обитаемой зоне") впервые удалось отыскать "кирпичики жизни" - то есть некоторые важные органические соединения, необходимые для зарождения живых организмов.
Раскрыта тайна суперветров Юпитера
Новая компьютерная модель юпитерианской атмосферы позволила вывести заключение, согласно которому мощные ветры этой газовой планеты-гиганта порождаются ее глубинами, а для энергетической подпитки всех этих процессов используется внутреннее тепло недр.
Неудавшиеся звезды обзаводятся планетами
Зародыши планет удалось обнаружить даже у "обиженных судьбой" крошечных астрономических объектов - коричневых карликов, - что подтверждает тезис о чрезвычайной распространенности инозвездных планетных систем.
Развитие Солнечной системы шло рывками
В результате изучения древнейших образований Солнечной системы появились свидетельства существования по крайней мере двух различных этапов ее эволюции.
Лучший способ клеить планеты
Вопрос о том, каким образом объединяются пылинки в протопланетных облаках, чтобы сформировать будущие планеты, давно мучил астрономов: ведь для звездных ветров, испускаемых новообразовавшимися звездами, не составляет никакого труда в течение весьма непродолжительного времени разметать постепенно слипающуюся под действием силы тяжести пыль. Теперь предложен новый вариант решения этой давней проблемы.
Причины полярных сияний на Юпитере отличны от земных
Ученым удалось получить новые сведения об источниках питания юпитерианских полярных сияний - то есть самых захватывающих и обширных "аврорах" всей нашей Солнечной системы. Тщательный мониторинг за состоянием атмосферы гигантской планеты, проводимый специалистами NASA с помощью космической рентгеновской обсерватории "Чандра", позволил обнаружить присутствие заряженных частиц, врезающихся в атмосферу над полюсами газового гиганта.
Астрономы распрощаются с экзопланетами?
Объект, яркость которого в 100 с лишним раз уступает яркости его звездного хозяина, оказался в 93 раза более массивным, чем Юпитер. При этом он почти в два раза тяжелее, чем ему "положено быть" по теории. Возможно, новое открытие свидетельствует о том, что в современные модели этого типа звезд вкрались существенные ошибки, в результате которых астрономы завышали оценку общего числа молодых коричневых карликов и экзопланет.
Марс все еще занимается вулканизмом
Сравнивая фотографии загадочных углублений на Марсе с похожими особенностями на Земле, американские исследователи высказывают предположение, что на Красной планете все еще возможны "марсотрясения". Большинство марсотрясений, если они действительно до сих пор происходят, являются лишь слабым подобием земной вулканической деятельности, однако с научной точки зрения подобное открытие будет представлять собой величайшую сенсацию.
Юпитер поменял ПМЖ
Американские планетологи пришли к выводу, что Юпитер в молодости отстоял от Солнца на 70 миллионов километров дальше, чем в настоящее время. Эти выводы сделаны на основании компьютерного моделирования эволюции большой группы астероидов, объединенных под общим названием "Хильды".
Тень на сатурновый плетень
Этот впечатляющий вид колец Сатурна, на которые наползает тень от самой кольценосной планеты-гиганта, демонстрирует вариации яркости, соответствующие разности концентрации орбитальных частиц, из которых и состоят эти кольца.
Тайна "безумных" магнитосфер Урана и Нептуна раскрыта
Геофизики, возможно, раскрыли одну из самых больших тайн Солнечной системы. Они смогли ответить на вопрос, почему магнитные поля Урана и Нептуна так сильно отличаются от магнитосфер других планет. Полученные результаты способны подсказать и новый способ дистанционного исследования внутренней структуры и состава планет с помощью измерения их магнитных полей.
На Европе американцев ждет вместо жизни рассол из серной кислоты
Одна из крупнейших юпитерианских лун - покрытая ледяным панцирем Европа, которую астробиологи и научные фантасты уже не один десяток лет прочили в первые кандидаты на поиск внеземной жизни в Солнечной системе, - может оказаться "царством коррозии", местом, пропитанным кислотой и перекисью водорода. В таком случае условия для жизни на ней будут весьма неблагоприятными. Такое заключение сделали специалисты, проводившие на прошлой неделе совещание по планам подготовки миссии Jupiter Icy Moons Orbiter - аппарата NASA для исследования с орбиты ледяных спутников Юпитера.
Мы живем в эпоху планетного бэби-бума
Изучение 754 ближайших к нам звезд, похожих на Солнце, показывает простую закономерность: чем больше железа и других металлов содержится в самой звезде, тем больше шансов на то, что она обладает планетной системой. Причем звезды, рождающиеся сегодня, с гораздо большей вероятностью будут иметь планеты, чем ранние генерации звезд.
Еще 4 спутника Юпитера: впервые удалось разглядеть луны размером в 1 км
Число известных лун Юпитера достигло 52 с открытием четырех маленьких объектов, которые прибавились к тем, о которых мы уже сообщали. С Юпитером также связаны открытия, сделанные межпланетным зондом "Кассини", который с октября 2000 года в течении примерно 6 месяцев проводил гравитационный маневр в поле этой планеты на своем пути к Сатурну
Астрономы объявили об открытии семи новых спутников Юпитера
Астрономы Гавайского университета объявили в среду об открытии семи новых орбитальных спутников Юпитера, доведя таким образом общий счет открытых лун крупнейшей планеты Солнечной системы до 47. Все новооткрытые спутники Юпитера - маленькие, их диаметры составляют 2 - 4 км. Два из них вращаются по своим орбитам в том же самом направлении, в котором вращается сам Юпитер, в то время как пять оставшихся являются "нерегулярными" - крутятся в противоположном направлении.
Спутник Юпитера Амальтея после катастрофы превратился в груду камней
Космический корабль "Галилео", запущенный НАСА в 1989 году, сумел в очередной раз удивить ученых. Выяснилось, что Амальтея, ближайший юпитерианский спутник, возле которого "Галилео" пролетел 5 ноября, имеет очень низкую плотность. Это означает, скорее всего, что в толще спутника полно пустот.
Космический аппарат "Кассини" передал свои первые изображения Сатурна
Американо-европейский исследовательский корабль "Кассини", запущенный в 1997 году, преодолел большую часть пути от Юпитера к Сатурну и передал свои первые изображения кольценосного гиганта. "Кассини" первым из космических аппаратов выйдет на орбиту вокруг Сатурна и выпустит зонд "Гюйгенс", который совершит посадку на крупнейший спутник Сатурна Титан.