Igazi óriáscsecsemőként született a Jupiter

A Kaliforniai Műszaki Egyetem (Caltech) kutatója, Konstantin Batygin neve a kilencedik bolygó kutatása kapcsán lehet ismerős. A fiatal professzor gyakran igen merész, de fizikailag megalapozott ötletekkel áll elő, ezek azonban elég megosztó személyiséggé teszik őt kutatótársai körében.

A tudása, hozzáértése vitán felül álló, ám még ha elméletben létezhet is valami, amiről ír, érdemes inkább elgondolkodtatónak, vitaindítónak venni ezeket az állításokat – míg csak más módon nem igazolják őket. Az új, a Nature Astronomy folyóiratban (ez a jó nevű lap rendszeresen mutat be újszerű, eredeti ötleteket) közzé tett kutatásában Batygin és michigani kollégája, Fred C. Adams ezúttal a Jupiter múltjában turkáltak.

A Naprendszer a létrejöttekor egész másképp nézett ki, mint ma, lehet, hogy ráismernénk, de olyan benyomást keltene, mintha valaki ittasan felrúgta volna, és szétgurultak volna az összetevői. Ez a korai időszak azonban meghatározó volt a mai arculat kialakulásában. A Jupitert hatalmas tömege és emiatt igen erős gravitációja miatt a Naprendszer „építőmestere” néven is emlegetik, ezért a Jupiter múltjának megértése az egész Naprendszer felépítésével kapcsolatban jelent előrelépést.

A kutatók a számításaikkal arra jutottak, hogy abban az időben, amikor a szilárd anyagok már kialakultak, és a protoplanetáris korong elkezdett felszívódni, a Jupiter mérete a mainál lényegesen nagyobb volt, és a mágneses mezeje is erősebb lehetett. Ez a 3,8 millió éves, vagyis igen fiatal Naprendszerben zajlott.

A Jupiter két kicsike holdja, az Amalthea és a Thebe vizsgálatával pillantottak a múltba a szakemberek. E holdak igen közel keringenek a bolygóhoz, kissé dőlt pályán, amelyre a nagy Galilei-holdak mozgása hatására jutottak el korábbi, távolabbi pályáról. A kutatók ezt a pályaeltérést elemezve számították ki, hogy a Jupiter átmérője eredetileg a mai kétszerese lehetett, nagyjából 2000-szer akkora térfogatú, mint a Föld.

A kalkulációk alapján a jelenleg is igen erős mágneses tere 50-szer volt erősebb ebben a korai életszakaszában. Ehhez az egykor jóval nagyobb bolygó belső szerkezete járult hozzá. Mivel a Jupiternek nincs a mienkhez hasonló vasmagja, amely dinamóként szolgálna, ezért itt más hozza létre a mágnességet.

A Jupiter légkörében nagy mélységben (igen nagy, 150-200 gigapascal nyomáson) lévő hidrogén fémes tulajdonságúvá válik, mivel a nagy nyomás hatására az egymáshoz közel kerülő atomokról leválnak az elektronok. Ez a mélyben zajló áramlások és konvektív hőáramlások hatására válik dinamóvá. Az ősi Jupiterben ezek az erők még nagyobbak voltak, és így lehetett sokkal erősebb a mágneses tere is.

A kutatók erre a következtetésre úgy jutottak el, hogy megkerülték a klasszikus bolygókeletkezési modellek gyengeségeinek tekintett feltételezéseit, mint például az akkréció sebessége, a gázok átlátszósága. Ehelyett közvetlenül mérhető adatokra, így a Jupiter holdjainak pályadinamikájára, illetve az óriásbolygó perdületmegmaradására támaszkodtak.

Mindezek egy olyan pillanatképet rajzoltak a Jupiterről, amelyen megnézhetjük, milyen is volt a Nap keletkezése után visszamaradt por- és gáz, vagyis a szoláris köd felszívódásának idejében. Ez kulcsfontosságú pillanat volt a Naprendszer kialakulásában, gyakorlatilag ez zárta le az égitestek keletkezésének korát, mintegy „elzárva” az alapanyagokat adó csapokat.

Mindezek az eredmények magának a bolygókeletkezésnek is rávilágítanak egy részletére. Az óriásbolygók, mint a Jupiter is, a jelenleg leginkább elfogadott elképzelés szerint úgy jöhettek létre, hogy először egy szilárd, kőzetekből és jégből álló mag keletkezett, majd ez vonzotta magához a gázokat. Batygin és munkatársa eredményei ezt a keletkezési módot támasztják alá, ráadásul teljesen független adatok alapján.

Ez tehát nem újdonság, de olyan jellegű a hatása, mint amikor egy eset egyetlen szemtanúja mellé sikerül egy másik, független szemtanút is találni. Így pedig a Naprendszer egészének kialakulása is pontosabban rekonstruálható.