Ядро Юпитера и других газовых планет может оказаться частично растворенным в металлическом водороде?

Международная группа астрономов обнаружила, что Юпитер может не иметь четкого распределения в своем строении. Так, во внутренней его части, которая составляет 3-9% от общей массы планеты, содержится больше металлов, чем во внешних слоях газового гиганта. Результаты, опубликованные в журнале arxiv, указывают на ключевую роль планетезималей в формировании Юпитера.

Во внешней части Солнечной системы находятся газовые планеты, которые разительно отличаются от планет земного типа. Твердой поверхности у газовых гигантов нет, а вместо нее под толстой атмосферой скрывается гигантский и безбрежный газовый океан испытывающий на себе сверхвысокие давления и температуры.

Согласно классической теории образования миров, газовые гиганты состоят из трех слоев: массивного водородно-гелиевого "океана", "мантии" из металлического водорода и небольшого(примерно размером с Землю) ядра из из твердых скал, и сверхплотного льда. Данное строение хорошо вписывается в нашу картину мира, однако новые исследования проведенные с помощью высокоточного отслеживания траектории орбитальных аппаратов «Юноны» у Юпитера и «Кассини» у Сатурна. показали, что наши представления о недрах газовых планет могут быть ошибочными. Оказывается, их "ядра" растворены в не имеющем дна "океане" из водорода.

Более того выяснилось, что недра Юпитера разогреты чуть сильнее, чем предполагалось ранее. При этом полного их перемешивания не происходит, несмотря на "жидкое" состояние газов. Кроме того стало известным, что четкого перехода между ядром и мантией внутреннее строение планеты может состоять из равномерно размешанных тяжелых элементов концентрация которых постепенно нарастает при движении вглубь. Если предположить, что общая масса тяжелых элементов в составе Юпитера равна 24-28 земным массам (сам Юпитер в 317.83 раз массивнее Земли), то строение газовых планет получается может оказаться таковым, что масса внутреннего "ядра" Юпитера, состоящего только из тяжелых элементов, не превосходит четырех масс Земли. Остальные 25 земных масс, равномерно распределены по нижней мантии из металлического водорода, где помимо сверхплотных льдов, растворены более тяжелые вещества и элементы — то, что в обычных условиях является силикатами и железным сплавом под давлением в 100 млн. атм. может стать экзотичной смесью из водорода, кремния и других веществ.

Модель градиентного строения газовых планет хорошо согласуется и с наблюдаемым содержанием тяжелых элементов в верхней атмосфере Юпитера. Кроме того, новая модель показывает, что пояса ветров, наблюдаемые в телескоп как полосы на диске Юпитера, могут простираться далеко и вглубь газовых миров.

"Раньше мы думали, что у Юпитера, Сатурна и возможно Урана, Нептуна внутреннее строение похоже на строение нашего мира, пускай и с небольшими отличиями. Но наше открытие показывает, что эти миры более экзотичны чем мы привыкли о них думать. Новое исследование дает новый взгляд на образование газовых планет Солнечной системы а так же углубляет знания о возможном строение газовых экзопланет" — заявила руководитель исследования, астроном из института космических исследований SRON и Лейденской обсерватории Ямила Мигель.