Mihály, Győző2021. május 08., szombat
Tudomány

Hogyan születtek a Jupiter nagy holdjai?

National Geographic Magyarország

Egészen új elmélet készült, amelyet modellszámításokkal erősítettek meg a kutatók.

A négy Galilei-hold: Io, Europa, Ganymedes, Callisto.
Forrás: NASA JPL

A négy nagy hold létezéséről Galilei óta tudunk, s számos hasonlóságuk ellenére mindegyik egy „egyéniség”, egészen eltérő világ. Miként alakultak ki? Erre a kérdésre kereste a választ a Caltech és az Université Côte d’Azur két kutatója egy új modell megalkotásával, az eredményeket az Astrophysical Journal szakfolyóirata közölte.

Az első elterjedt elmélet szerint a négy nagy hold össztömege a Jupiter körüli planetáris korong teljes szilárd anyagából adódott össze, a mennyiség a gázbolygó tömegének ötvened része lehetett, nagy volt benne a forróság, és gyorsan alakultak ki a holdak. Ezt kissé kiegészítették későbbi részletekkel, amelyek alapján a négy Galilei-hold kb. 1000 km átmérőjű holdcsírából alakult ki, a befelé vándorló tömegek hozzájuk csapódásával. Azonban számos modell szerint ez az elképzelés több buktatót is rejt magában, így mindenképp szükség volt új modellezésre. Ezt végezték most el, mégpedig új analitikai számításokkal és nagyszabású számítógépes modellezéssel együtt.

Az új elképzelés a következőképp néz ki: a Naprendszer első pár millió éves időszakában a protoplanetáris korongból a Jupiter megszületett, az óriásbolygó-kezdemény körül a saját porból és gázból álló korong is kialakult. Ez a Jupiter-körüli korong úgy jött létre, hogy a Jupiter sarkai felé a Nap körüli protoplanetáris korongból anyag kezdett áramolni, azonban ez a gravitációs hatások miatt a Jupiter egyenlítői régiója körüli pályára kényszerült. Itt azonban felmerül a kérdés: vajon elegendő anyag tud-e így összegyűlni a holdak formálódásához?

A két kutató által készített modellben a Jupiter-körüli korongban lévő por és gáz közti interakciókat is kiszámították. A porszemcséket egyrészt vonzza a Jupiter, másrészt viszont kifelé magával ragadja a Jupiter-körüli korongban lévő gáz s ezek a hatások bizonyos méretű porszemcsék esetében tökéletesen kioltják egymást, így a korong gyakorlatilag „porcsapdaként” működhet.
A kutatás egyik szerzője, Konstantin Batygin elmondta, hogy kocogás közben támadt egy ötlete:  „Egy dombra futottam felfelé, és láttam a földön egy sörös palackot, ami nem gurult le a völgybe, mert a völgy felől fújó szél a gravitáció ellen hatott, így a szél és a tömegvonzás kiegyenlítették egymást. Eszembe jutott, hogy ami lejtőn egy sörös palackkal megtörténhet, az a Jupiter körüli korongban bizonyos méretű porszemcsékkel is ugyanígy lehet.”

Az Io a Jupiter előtt, a Cassini űrszonda felvétele akkor készült, amikor a szonda útban a Szaturnusz felé elsuhant a Jupiter mellett is.
Forrás: NASA

 

Az elvégzett modellszámításokból azt az eredményt kapták, hogy e két egymás ellen ható erőnek köszönhetően a Jupiter-körüli korong gazdaggá vált jeges, 0,1-10 mm nagyságú porszemcsékben. Az így kialakult porgyűrű egy idő után olyan masszívvá vált, hogy saját tömege alatt összeroskadt, és sok ezer, kb. 100 km nagyságú csomó keringett így tovább. Ezek a jeges kisbolygószerű holdcsírák aztán, mindössze pár évezred alatt egymásba olvadtak, s így egyenként megszülettek a Jupiter nagy holdjai.
Elsőként az Io (ez a legbelső nagy hold) jött létre, s amint kialakult, a gravitációja zavarokat keltett a Jupiter-körüli korongban, és ennek hatására apránként a korong belső pereméig, nagyjából a jelenkori helyére vándorolt. A többi hold kialakulása és helyére vándorlása hasonló módon zajlott, s ennek hatására a három belső hold rezonáns keringésűvé is lett. Amíg az Io négyszer kerüli meg a Jupitert, addig az Europa kétszer, a Ganymedes pedig egyszer.

A legkülső Galilei-hold, a Callisto születése idejére azonban elfogytak a gázok a Jupiter-körüli korongból, mivel azt a Nap sugárzása elsodorta, így más erőviszonyok álltak fenn, ezért az a hold már egyrészt jóval lassabban alakult ki (millió éves nagyságrend), és már nem tudott rezonanciához megfelelő helyre vándorolni.

Az Amalthea nevű belső, irreguláris alakú Jupiter-hold az új elmélet szerint egy korai holdcsíra maradványa, amelyet az Io taszított jelenlegi pályájára, néhány hasonlóval együtt.
Forrás: Wikipedia

 

A számtalan modellfutás közt voltak tökéletesebbek és kevésbé tökéletesek, de alapvetően és sok részletben a ma fennálló rendszerre hasonlító eredményt adták. Szinte minden modellfutás a 3 belső Galilei-hold tömegére és pályájára hasonlító eredményt mutatta, volt olyan is, amelyben az Io formálódása során megmaradt kis holdcsírák az Io-n belüli pályára kerültek – ez pedig egészen úgy néz ki, mint a ma Amalthea-csoportként ismert, 10-100 km-es belső Jupiter-holdak.

A most felvázolt folyamatnak lehetnek vitatott pontjai, mégis magyarázatot adhat más rendszerek kialakulására is. Az elmélet több ponton hasonlít ahhoz az elképzeléshez is, amellyel a szuperföldek keletkezését és rendszerük belső régiójába vándorlását leírják.

Forrás: Égen – Földön – Föld alatt

Hozzászólások

Űrben érlelt bort árvereznek el

Űrben érlelt bort árvereznek el

A bordeaux-i bor 14 hónapot töltött el a Nemzetközi Űrállomáson (ISS), és állítólag valódi koránál érettebbnek tűnik.

A lakosság is segíthet az új kullancsfajok felderítésében

A lakosság is segíthet az új kullancsfajok felderítésében

A citizen science (civilek bevonása a tudományos kutatásba) módszer alkalmazásával új kutatási projektet indít.

Fél dekánál több só már sok!

Fél dekánál több só már sok!

Új ajánlásokat fogalmazott meg az Egészségügyi Világszervezet (WHO) az élelmiszerek és italok sótartalmának csökkentésére. A szervezet napi 5 grammnál kevesebb sófogyasztást ajánl - tette közzé  a hírt az MTI.

Nanotechnológia segíthet a bélrák gyógyításában

Nanotechnológia segíthet a bélrák gyógyításában

A gyógyszerek eljuttatásában lehetne szerepe a technológiának, így sokkal hatékonyabbá tehető a világ harmadik leggyakoribb és második leghalálosabb daganatos megbetegedésénél.

Sikeres volt a SpaceX tesztje

Sikeres volt a SpaceX tesztje

Úgy tűnik, végre a prototípus mellé szegődött a szerencse, a Starship SN15 ezúttal sikeresen és épségben landolt a teszt végén.

National Geographic 2021. áprilisi címlap

Előfizetés

A nyomtatott magazinra,
12 hónapra

10 560 Ft

Korábbi számok

National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlapNational Geographic 2019. februári címlapNational Geographic 2019. márciusi címlapNational Geographic 2019. áprilisi címlapNational Geographic 2019. májusi címlapNational Geographic 2019. júniusi címlapNational Geographic 2019. júliusi címlapNational Geographic 2019. augusztusi címlapNational Geographic 2019. szeptemberi címlapNational Geographic 2019. októberi címlapNational Geographic 2019. novemberi címlapNational Geographic 2019. decemberi címlapNational Geographic 2020. januári címlapNational Geographic 2020. februári címlapNational Geographic 2020. márciusi címlapNational Geographic 2020. áprilisi címlapNational Geographic 2020. májusi címlapNational Geographic 2020. júniusi címlapNational Geographic 2020. júliusi címlapNational Geographic 2020. augusztusi címlapNational Geographic 2020. szeptemberi címlapNational Geographic 2020. októberi címlapNational Geographic 2020. novemberi címlapNational Geographic 2020. decemberi címlapNational Geographic 2021. januári címlapNational Geographic 2021. februári címlapNational Geographic 2021. márciusi címlapNational Geographic 2021. áprilisi címlap

Hírlevél feliratkozás

Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

Kövess minket