Неочаквано откритие: Юпитер някога е била два пъти по-голяма и е била истинско магнитно чудовище

Разбирането на ранната еволюция на Юпитер дава нов поглед върху историята на формирането на цялата Слънчева система. Гравитацията на планетата е изиграла ключова роля за това как са се развили орбитите на другите планети и как се е появил газово-праховият диск, от който са се появили всички тела около Слънцето.

В ново изследване, публикувано в списание Nature Astronomy, Константин Батигин, професор по планетология в Калифорнийския технологичен институт и Фред С. Адамс, професор по физика и астрономия в Мичиганския университет разглеждат подробно началното състояние на Юпитер.

Техните изчисления показват: около 3,8 милиона години след появата на първите твърди тела в Слънчевата система – по времето, когато газовият диск около Слънцето вече почти се е разпръснал Юпитер е била много по-голяма, отколкото е днес и е имала много по-силно магнитно поле.

„В крайна сметка искаме да разберем откъде сме дошли, а разгадаването на ранните етапи на формиране на планетите е ключът към тази загадка. Това е още една стъпка към разбирането на това как се е формирала не само Юпитер, но и цялата Слънчева система.“

казва Батигин

Учените подходили към този въпрос от неочакван ъгъл, като изследвали по-малките спътници на Юпитер – Амалтея и Тива. Те се движат в орбита по-близо до Юпитер, отколкото дори най-малкият от четирите големи галилееви спътника – Йо. Орбитите на Амалтея и Тива са леко наклонени и анализът на тези малки отклонения ни позволи да изчислим какъв е бил Юпитер в началото: около два пъти по-голям от днешния Юпитер по радиус и еквивалентен на повече от 2000 земни тела по обем. Магнитното поле на Юпитер тогава, по оценка на изследователите е било 50 пъти по-силно от днешното.

Адамс отбелязва колко удивително е, че дори след 4,5 милиарда години все още е възможно да се реконструират параметрите на младата планета по „отпечатъците“ на спътниците.

„Удивително е: след толкова дълго време все още има отпечатъци в Слънчевата система, които ни позволяват да реконструираме картина на миналото на Юпитер.“

казва той

Особеното в това изследване е, че учените са се отказали от типичните предположения, които обикновено се използват при моделирането на формирането на планетите – като например колко бързо е акретирал газът или каква е била масата на твърдото ядро. Вместо това те се фокусират върху динамиката на орбитите на спътниците и запазването на импулса на Юпитер – физични величини, които могат да бъдат измерени директно.

Анализът позволи получаването на „моментна снимка“ на Юпитер на границата, когато газовата мъглявина около Слънцето е изчезнала и архитектурата на системата всъщност е „замръзнала“. Тези резултати прецизират съществуващите теории, според които Юпитер и другите гиганти са се образували чрез бърза акреция на газ върху вече формирано масивно ядро.

Основните модели на формиране на планетите са създадени преди десетилетия – включително благодарение на работата на Дейв Стивънсън от Калтех. Новото изследване надгражда тези идеи, като прецизира размера, скоростта на въртене и магнитните характеристики на Юпитер в началото на неговата история.

Батигин подчертава, че най-ранните моменти от живота на Юпитер все още са до голяма степен загадъчни, но настоящата работа значително изяснява ключови етапи от формирането му.

„Успяхме да поставим важен крайъгълен камък. Това е отправна точка, от която можем по-уверено да реконструираме еволюцията на цялата Слънчева система.“

казва той