იუპიტერი თითქმის მთლიანად წყალბადისა და ჰელიუმისგან შედგება. თითოეული მათგანის ოდენობა ძლიერ ემთხვევა პირველყოფილ მზის ნისლეულში არსებულ თეორიული რაოდენობას.
თუმცა, ის ასევე შეიცავს სხვა მძიმე ელემენტებს, რომლებსაც ლითონები ეწოდება. მიუხედავად იმისა, რომ ლითონების შემადგენლობა იუპიტერში საკმაოდ მცირეა, მათი არსებობა და გადანაწილება ასტრონომებისთვის საკმაოდ ბევრის მთქმელია.
ახალი კვლევის მიხედვით, იუპიტერის ლითონური შემცველობა და გადანაწილება იმის ნიშანია, რომ ახალგაზრდობაში, ამ პლანეტამ ბევრი კლდოვანი პლანეტოშენადედი, ანუ პლანეტის ჩანასახი შეჭამა.
მას შემდეგ, რაც 2016 წელს იუპიტერთან NASA-ს ხომალდი „ჯუნო“ მივიდა და დეტალური მონაცემების შეგროვება დაიწყო, სრულიად შეიცვალა ჩვენი წარმოდგენა იუპიტერის წარმოქმნისა და ევოლუციის შესახებ.
მისიის ერთ-ერთი ინსტრუმენტია სახელად Gravity Science. მის სიგნალებს ჯუნო დედამიწაზე Deep Space Network-ს უგზავნის. ზომავს იუპიტერის გრავიტაციულ ველს და მეცნიერებს პლანეტის შემადგენლობის გარკვევაში ეხმარება.
იუპიტერის წარმოქმნა კლდოვანი მასალების ერთმანეთთან შერწყმით დაიწყო. ამას მოჰყვა მზის ნისლეულიდან აირების სწრაფი მიერთება, მრავალი მილიონი წლის შემდეგ კი, იუპიტერი თანდათან გახდა ის „ბეჰემოთი“, როგორიც დღეს არის.
თუმცა, არსებობს გარკვეული კითხვები კლდოვანი მასალების მიერთების (აკრეციის) საწყისი პერიოდის შესახებ. მიიერთა თუ არა მან პლანეტოშენადედების მსგავსი დიდი კლდოვანი მასები? თუ კენჭების ზომის ქვები? პასუხიდან გამომდინარე, იუპიტერი დროის სხვადასხვა მასშტაბებში უნდა ჩამოყალიბებულიყო.
ამ კითხვაზე პასუხის გაცემა ახალმა კვლევამ სცადა, რომლის ავტორიც არის ნიდერლანდების ლაიდენის უნივერსიტეტის ასტროფიზიკოსი იამილა მიგელი.
ჯუნოს კამერა JunoCam-ის წყალობით, იუპიტერის დიდებულ სურათებს ნამდვილად შევეჩვიეთ. თუმცა, ის რასაც ვხედავთ, მხოლოდ ზედაპირია. ყველა ეს მომაკადოებელი ფოტო ასახავს პლანეტის ატმოსფეროს ზედა ფენას, 50 კმ სისქის ღრუბლებსა და შტორმებს.
იუპიტერის ფორმაციისა და ევოლუციის გასაღები პლანეტის ატმოსფეროს სიღრმეში იმალება, რომელიც ათობით ათასი კილომეტრის სისქისაა.
ფართოდ მიღებულია, რომ იუპიტერი მზის სისტემის უძველესი პლანეტაა. თუმცა, მეცნიერებს სურდათ გაეგოთ, რამდენი ხანი დასჭირდა მის წარმოქმნას. კვლევის ავტორებმა ჯუნოს Gravity Science ინსტრუმენტით პლანეტის ატმოსფეროში ლითონების შემცველობა შეისწავლეს.
იუპიტერის ფორმაციის გაგებაში ცენტრალურ როლს ასრულებს პლანეტის ატმოსფეროში კენჭების არსებობა და გადანაწილება. ინსტრუმენტმა Gravity Science-მა სწორედ ატმოსფეროში კენჭების გადანაწილება გაზომა. ჯუნომდე ამ სახის მონაცემები არ არსებობდა.
მკვლევრებმა დაადგინეს, რომ იუპიტერის ატმოსფერო არც ისეთი ერთგვაროვანი (ჰომოგენურია), როგორც აქამდე გვეგონა. პლანეტის ცენტრთან უფრო მეტი ლითონია, ვიდრე სხვა ფენებში. საერთო ჯამში, ლითონების რაოდენობა დედამიწის მასას 11-დან 30-მდე აჭარბებს.
ამ მონაცემებით, მკვლევართა ჯგუფმა იუპიტერის შიდა დინამიკის მოდელები შექმნეს.
„ამ კვლევაში, შევაგროვეთ იუპიტერის წიაღის ამ დროისათვის ყველაზე სრულყოფილი და მრავალფეროვანი მოდელები და ისინი პლანეტის წიაღში მძიმე ელემენტების გადანაწილების შესასწავლად გამოვიყენეთ“, — წერენ მკვლევრები.
ჯგუფმა მოდელების ორი კრებული შექმნა. პირველი კრებული 3-შრიანი მოდელებია, მეორე კი განზავებული ბირთვის მოდელები.
„ჩამოყალიბების პროცესში, იუპიტერის მსგავს გაზის გიგანტებს ლითონების მიერთების ორი გზა აქვთ: პატარა კენჭების ან მოზრდილი პლანეტოშენადედების მიერთების მეშვეობით“, — ამბობს კვლევის ავტორი იამილა მიგელი.
„ვიცით, რომ მას შემდეგ, რაც ჩვილი პლანეტა საკმარისად გაიზრდება, იწყებს კენჭების დაჭერას. იუპიტერის წიაღის ლითონებით სიმდიდრე, რასაც დღეს ვხედავთ, მიუღწევადი იქნებოდა ამ პროცესამდე. შესაბამისად, შეგვიძლია გამოვრიცხოთ მხოლოდ კენჭების სცენარი. ამაში წვლილი მოზრდილ პლანეტოშენადედებსაც უნდა შეეტანა“, — აღნიშნავს მკვლევარი.
ცენტრიდან დაშორებასთან ერთად, იუპიტერის წიაღში ლითონების სიუხვე იკლებს. ეს კი ნიშნავს პლანეტის ატმოსფეროში კონვექციის არარსებობას, რაც მეცნიერებს მიაჩნდათ, რომ იქ წარმოდგენილი იყო.
„ადრე მიგვაჩნდა, რომ იუპიტერს აქვს კონვექცია, მდუღარე წყლის მსგავსად, რასაც ის სრულიად შერეული უნდა გაეხადა. თუმცა, ჩვენ მიერ მიღებული შედეგები სხვა რამეზე მეტყველებს“, — ამბობს მიგელი.
კვლევის ავტორთა განცხადებით, მათ მტკიცედ წარმოადგინეს, რომ იუპიტერის წიაღში მძიმე ელემენტების რაოდენობა ერთგვაროვანი არ არის. შედეგები მიუთითებს, რომ იუპიტერი დიდი ოდენობით მძიმე ელემენტთა მიერთებას მაშინაც აგრძელებდა, როცა იზრდებოდა წყალბად-ჰელიუმის გარსი.
ავტორები ასევე ასკვნიან, რომ წარმოქმნის შემდეგ, იუპიტერის შიგთავსი კონვექციის გზით არ შერეულა, მაშინაც კი, როდესაც ის ჯერ კიდევ ახალგაზრდა და ცხელი იყო.
კვლევა ასევე დაეხმარება გაზოვან ეგზოპლანეტებში ლითონშემცველობის დადგენის კვლევებს.
იუპიტერის შემთხვევაში, მისი ლითონშემცველობის დისტანციურად განსაზღვრა შეუძლებელი აღმოჩნდა. ეს მხოლოდ მას შემდეგ მოხერხდა, რაც იქ ხომალდი „ჯუნო“ მივიდა და მისი შესწავლა დაიწყო.
მას შემდეგ, რაც ჯეიმს ვების კოსმოსური ტელესკოპი სამეცნიერო ოპერაციებს დაიწყებს, მისი ერთ-ერთი ამოცანა ეგზოპლანეტების ატმოსფეროს შესწავლა და მათი შემადგენლობის გარკვევა იქნება.
კვლევა Astronomy and Astrophysics-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია Universe Today-ს მიხედვით.
