Nehéz elemek árulkodnak a Jupiter születéséről

A Leideni Obszervatórium és a Holland Űrkutatási Intézet (SRON) asztrofizikusa, Yamila Miguel vezette azt a kutatócsoportot, amelynek sikerült a Jupiter keletkezéséhez közelebb férkőzni: arra jutottak, hogy az óriásbolygó gázburka nem egységes felépítésű.

Amikor 2016-ban a Juno úrszonda megérkezett a Jupiterhez, újra és újra meggyőződhettünk annak szépségéről, a híres Nagy Vörös Folt mellett számos más légköri képződményéről. A hurrikánjairól készült felvételeken úgy néz ki a bolygó, mint valami misztikus Van Gogh festmény. Azonban a bolygó légkörének nagy részét elrejti e látványos, ám igen vékonyka külső réteg. Ahhoz, hogy kiderüljön, mi rejtőzhet mélyebben, a Juno gravitációs méréseit is felhasználva született meg az a tanulmány, amelyet az Astronomy & Astrophysics szakfolyóirat tett közzé.

A Jupiter gázburkáról korábban azt feltételezték, hogy összetevői jól elkeveredett, homogén formában találhatóak benne, azonban most a kutatók arra jutottak, ez távolról sincs így. A légkör legnagyobb részét hidrogén és hélium teszi ki, ám emellett az ezeknél nehezebb elemek is jelen vannak, amelyek, az új eredmények alapján a bolygó magja felé haladva növekvő koncentrációban találhatóak. A kutatók által készített elméleti modellszámítások eredményei és a Juno megfigyelései, mérései egybecsengenek, ami azt jelzi, hogy helyesek lehetnek a számítások. A nehéz elemek mennyisége összesen 11-30 földtömegnyit tesz ki a Jupiter gázburkában.

A hidrogénnél és héliumnál nehezebb elemeket a csillagászatban a szakemberek a hétköznapi ember számára kissé megtévesztő „fémek” összefoglaló névvel illetik, ám ennek a kifejezésnek semmi köze nincs a kémiai értelemben vett fémekhez. A két csoport elkülöníthető úgy is, hogy míg a hidrogén és a hélium az Ősrobbanás után kialakultak, addig a nehezebb elemeket már csillagok kohói voltak képesek csak előállítani.

A nehéz elemek elrendeződése azért érdekes kérdés, mert a segítségével ki lehet következtetni, miként keletkezett a Jupiter. Egy gázóriás, amilyen a Jupiter is, kétféle úton juthat hozzá ezen elemekhez: vagy egészen kicsiny anyagcsomók, vagy nagyobb bolygócsírák bekebelezésével. Azonban, ahogy növekszik a bolygó, a kicsiny csomókat taszítani kezdi, így az inhomogén eloszlást mutató eredmények azt jelzik, a nagyobb bolygócsírák jelentették ezen elemek forrását a Jupiter kialakulása során.

Az inhomogén eloszlás azt is elárulja, hogy, szintén a korábbi elméletekkel ellentétesen, nincsenek a bolygó mélyén konvektív áramlatok, ugyanis ezek már rég összekeverték volna a nehéz elemeket. A számításokból a Jupiter belső magjának méretére is következtethettek: ez maximum 7 földtömegnyi lehet.

A felfedezés az exobolygók megismerésébe is beleszól: e bolygókról eddig úgy vélték, hogy a mért nehéz elem mennyisége egy-egy gázbolygóban a bolygó egészéről vall, ám a Jupiter titkainak feltárása után ezt is megkérdőjelezik a szakemberek.