Nové počítačové simulace vedou k závěru, že kamenné jádro Jupiteru, obklopené ledem, může být více než dvakrát hmotnější, než se dříve předpokládalo.

„Provedli jsme počítačové simulace chování směsi vodíku a hélia při vysokém tlaku a teplotě, tj. za podmínek, jaké existují v nitru planety Jupiter. Laboratorní experimenty nemohou v žádném případě dosáhnout takovýchto extrémních tlaků,“ říká profesor Burkhard Militzer (University of California, Berkeley), který počítal vlastnosti vodíku a hélia pro různou teplotu, hustotu a tlak v různých vrstvách od povrchu planety až do jejího středu.

V kombinaci se známými údaji o průměru, hmotnosti, povrchové teplotě, gravitaci a zploštění planety použil spoluautor studie William Hubbard (Lunar and Planetary Laboratory, University of Arizona) tato teoretická data k vypracování nového modelu stavby vnitřních oblastí planety Jupiter.

Z nového modelu vyplývá, že jádro uvnitř planety Jupiter má dvakrát větší hmotnost, než se doposud předpokládalo. Jeho hmotnost se nyní odhaduje na 14 až 18 hmotností Země, což odpovídá jedné dvacetině celkové hmotnosti Jupiteru. Uvnitř kamenného jádra se nachází ještě kovy, především železo a nikl. Dosavadní modely předpokládaly přítomnost mnohem menšího jádra pouze o hmotnosti 7krát větší než hmotnost Země nebo dokonce se uvažovalo o tom, že Jupiter žádné jádro nemá. Počítačové simulace také napovídají, že jádro se skládá v pořadí od středu z vrstvy kovů, kamene a ledu, tvořeného zmrzlým metanem, čpavkem a vodou, zatímco v atmosféře převládá ponejvíce vodík a hélium.

„Naše simulace naznačují přítomnost velkého kamenného objektu v centru planety, obklopeného vrstvou ledu a téměř žádný led v jiných částech planety,“ říká Militzer. „Jedná se o zcela odlišné závěry o vnitřní struktuře Jupiteru, než uváděly dosavadní modely, které předpokládaly relativně malé nebo téměř žádné jádro a přítomnost směsi různých ledů v různých částech atmosféry.“

Burkhard Militzer to vysvětluje tak, že vodík pozvolna mění své skupenství z plynné fáze ve vnějších vrstvách atmosféry až po kovový vodík hluboko v nitru planety, který má dobrou elektrickou vodivost, což umožňuje vznik silného magnetického pole Jupiteru.

Výsledky simulací pro jádro Jupiteru jsou v souladu s modely jader zbývajících obřích planet, jako jsou Saturn, Uran a Neptun. Planety Uran a Neptun jsou známy jako ledoví obři, neboť se zdá, že rovněž mají kamenné jádro obklopené zmrzlým vodíkem a héliem, avšak bez tak velké plynné obálky, jakou mají Jupiter a Saturn. Podle nového modelu planety Jupiter je led soustředěn ve vnější vrstvě jejího jádra, zatímco pouze malé množství (kolem 1 %) je součástí plynného vodíku a hélia, který představuje 95 % celkové hmotnosti planety.

Nový model podporuje představu, že Jupiter a další plynné planety vznikaly kolizemi malých kamenných těles, které se spojovaly a vytvořily jádro, jež si následně gravitačně zachytilo rozsáhlou atmosféru z vodíku a hélia v důsledku vlastní přitažlivosti. „V souladu s akrečním modelem vzniku jádra, když se původní planetární mlhovina ochladila, vzniklé planetesimály se navzájem srážely a spojovaly dohromady, což vedlo k vytvoření planetárních jader,“ říká Militzer. „Pokud je to pravda, pak z toho vyplývá, že planety mají velká jádra, jak je to názorné z provedených počítačových simulací. Je mnohem obtížnější vysvětlit vznik planety s malým jádrem.“

Uskutečněné simulace také předpovídají, že různé oblasti nitra planety rotují rozdílnou rychlostí. Jupiter může být považován za sadu koncentrických válců, otáčejících se kolem rotační osy planety. Vnější válce – v rovníkových oblastech – rotují rychleji než vnitřní válce, což se podobá způsobu, jakým rotuje Slunce. Informace, které by měla získat kosmická sonda Juno (start v roce 2011, přílet k Jupiteru v roce 2016), by měly ověřit předcházející předpoklady, vyplývající z počítačových simulací.

Tým odborníků plánuje rovněž využití nového počítačového modelu k určení charakteru jader ostatních obřích planet a vypátrat tak počáteční podmínky formování planet ve vnějších oblastech Sluneční soustavy.

Zdroj: astronomynow
Převzato: Hvězdárna Valašské Meziříčí
Další události komentovány na www.astro.cz
Publikováno s laskavým svolením České astronomické společnosti.

(O Jupiteru rovněž zde – pozn.red.)