Mi zajlik az óriások belsejében?

A tudósok nem biztosak a Jupiter és a Szaturnusz belső szerkezetének mivoltában, valamint a bolygók kialakulásának mikéntjében sem, azonban egy a belsejükről készült új tanulmány arra utal, hogy a két bolygó óriássá válásához különböző utakat járt be.

A kutatók 50 000 "mi lenne, ha" belső szerkezetet modelleztek a két bolygó és laboratóriumi kísérletek valós adatait alkalmazva, melyek az anyag szélsőséges nyomási értékeken való viselkedését mutatja. Az eredmények szerint a Szaturnusznak hatalmas magja van, míg a Jupiternek lehet, hogy egyáltalán nincs is.


"A Szaturnusz nagy tömegű magjában a nehéz elemek koncentrálódtak, míg ugyanezek az elemek a Jupiter egészében elkeveredtek, ami minimális vagy egyáltalán nem létező központi magot jelent" - mondta Didier Saumon, a Los Alamos Nemzeti Laboratórium kutatója.

A múlt héten közzé tett eredmény megegyezik a hasonló tanulmányokéval, azonban sokkal átfogóbb. "Ezek a következtetések most már egészen szilárdak" - nyilatkozott Saumon egy telefonos interjúban.

Mindkét bolygó közel 70 százaléka hidrogén, további összetevőit tekintve pedig a hélium az uralkodó. A maradék "nehéz elemek" között vasat, szilíciumot, szenet, nitrogént és oxigént találunk.

De miért csak a Szaturnusznál alakult ki egy nehéz mag? A kérdés megválaszolása nem kis nehézséget okoz a bolygóformálódási elméletek gyártóinak.

A vezető modell szerint az óriásbolygók először egy a Föld tömegének többszörösét kitevő kőzet és jég magot alakítanak ki. Amikor már elég nagyra nőtt, a mag könnyedén magához vonzza és megtartja a gázokat, mialatt átsöpör a kezdeti Naprendszeren, átvágva magát a hidrogénen és más elemeken, melyek a Nap kialakulása után maradtak vissza.

Azonban ennek az úgy nevezett mag-növekedési modellnek van egy hibája. Ezzel az elvvel egy gázóriás kialakulásához évmilliók kellenek, míg más csillagrendszereken végzett megfigyelések arra utalnak, hogy az újonnan született csillagok körül örvénylő gázok messze nincsenek olyan hosszú ideje jelen.

Egy alternatív elmélet szerint a gázóriások gázcsomók összeomlásából alakulnak ki. Ez a módszer akár egy évezred leforgása alatt kialakíthatja a Jupiterszerű bolygókat. Ez az elmélet azonban eddig nem tette lehetővé egy kialakul bolygó teljes modellezését, mondta Saumon, hozzátéve, hogy igen kevés kutató fogadja el.

Ahogy Saumon is hangsúlyozza, ha a Jupiternek csak egy egészen kicsi magja van, vagy még az sem, akkor hitelt lehetne adni a gravitációs összeomlás elméletének. Mindazonáltal ő még nem mondott le a mag növekedés standard modelljének alkalmazásáról, részben azért sem, mert a tudósok jobb szeretik a megszokott magyarázatokat a hasonló kinézetű szomszédos objektumok értelmezésére.

"Nem igazán tudjuk elhinni, hogy a két bolygó ennyire két homlokegyenest különböző módon alakult volna ki" - mondta. Saumon szerint az alábbi történhetett a Jupiterrel: A kilenc bolygó legnagyobbikának tömege 318-szorosa a Földének, míg a Szaturnusz körülbelül 95 Föld-tömeggel egyenlő. A Jupiter magja folyékonnyá válhatott a kialakulásakor ránehezedő erős nyomásnak köszönhetően.

"Amennyiben a gáz nagyon, nagyon gyorsan egyesül, akkor ez a hatalmas tömeg mennyiség elég gyorsan összezuhanhatott ahhoz, hogy a mag keveredését indukálja" - mondta. Azok a nehéz elemek, melyek a Szaturnusz esetében magot alkottak, itt feltehetően pépesedtek és szétterjedtek a Jupiter egészében, azonban további megfigyelésekre van szükség az eset eldöntéséhez.

"Nem látjuk a magot" - mondta. "A belső szerkezetre irányuló méréseink nagyon közvetettek, de csak ennyire vagyunk képesek. A Cassini gravitációs mérései, különösen, ha végig bírja az elsődleges küldetésére tervezett négy évet, elmélyíthetik ismereteinket ezekben a most még rejtélyesnek tűnő dolgokban."