Группа исследователей разработала передовые вычислительные алгоритмы для уточнения концентрации кислорода в атмосфере Юпитера, что имеет ключевое значение для понимания механизмов формирования планет. Новая работа, представленная специалистами Чикагского университета и Лаборатории реактивного движения NASA, указывает на то, что в недрах этого газового гиганта содержится примерно в 1,5 раза больше кислорода, чем в составе Солнца. Эти сведения позволяют восстановить не только процесс зарождения самого Юпитера, но и реконструировать ранние этапы развития всей Солнечной системы.
Прямое изучение глубоких слоев юпитерианской атмосферы остается крайне сложной задачей из-за непроницаемой облачности и масштабных атмосферных вихрей, таких как Большое Красное Пятно. Если современные аппараты, включая миссию NASA «Юнона» (Juno), сфокусированы на анализе гравитационных и магнитных характеристик, то предыдущие зонды могли исследовать лишь фрагменты самых верхних слоев. Основная масса кислорода на планете сосредоточена в молекулах воды, которая конденсируется в глубоких недрах, скрытых от сенсоров орбитальных станций.
Чтобы обойти эти ограничения, ученые создали наиболее комплексные на сегодняшний день симуляции внутренней динамики Юпитера. Данные модели интегрируют химические процессы с законами гидродинамики, позволяя детально отслеживать распределение молекул и миграцию облачных масс по всей планете в долгосрочной перспективе.
Прежние теоретические работы зачастую рассматривали химический состав и движение газовых потоков изолированно, что приводило к серьезным расхождениям в оценках содержания воды и кислорода. Новая математическая модель учитывает комплексное взаимодействие водяного пара и химических реакций в процессе циркуляции материи между раскаленными глубинами и холодными верхними горизонтами атмосферы.
Результаты моделирования подтверждают гипотезу, согласно которой Юпитер рос за счет интенсивного поглощения ледяного вещества на заре формирования системы. Вероятно, этот процесс происходил за пределами «снеговой линии» протопланетного диска, где в избытке находились водяной лед, метан и аммиак. Удаленность от солнечного тепла позволила планете аккумулировать значительно больше кислорода в составе замороженной воды, чем присутствует в самом Солнце.
Исследование также выявило, что вертикальная циркуляция внутри Юпитера протекает значительно медленнее, чем предполагали астрофизики: перемещение газов между слоями занимает недели, а не считанные часы. Это открытие заставляет пересмотреть взгляды на то, как теплообмен и штормовая активность определяют химический облик планеты. Являясь своеобразными «капсулами времени», планеты сохраняют в себе уникальные химические следы среды своего рождения, что помогает ученым лучше понять эволюцию космоса и вести поиск экзопланет за пределами нашей системы.
Источник: iXBT
