Cercetătorii de la Universitatea din Zurich (UZH) și de la Centrul Național de Competență în Cercetare (NCCR) au investigat în detaliu istoria formării lui Jupiter. Rezultatele lor sugerează că planeta gigantică a migrat departe de originea sa și a colectat cantități mari de material în timpul călătoriei sale.
Jupiter este planeta cea mai mare planetă din sistemul nostru solar, cu un diametr de 142,800 km (11.2 ori mai mare decât Pământul). Prin urmare, este oarecum logic ca numele să vină de la zeitatea supremă din panetonul roman – Jupiter Optimus Maximus (Jupiter Cel mai Înalt, Cel mai Mare).
Când nava spațială Galileo a lansat în 1995 o sondă care s-a parașutat în atmosfera lui Jupiter, aceasta a arătat, printre altele, că elementele grele (elemente mai grele decât heliul) sunt des întîlnite acolo. În același timp, modelele recente de structură a lui Jupiter, care se bazează pe măsurătorile câmpului gravitațional efectuate de sonda spațială Juno, sugerează că interiorul gigantului nu este uniform, ci are o structură complexă.
Din moment ce știm acum că miezul nu este omogen amestecat, ne-am aștepta ca elementele grele să se regăsească în interiorul adânc al unei planete gazoase gigantice, deoarece elementele grele sunt în cea mai mare parte acumulate în timpul etapelor timpurii ale formării planetei”, începe să explice Ravit Helled, coautor al studiului, profesor la Universitatea din Zurich și membru al NCCR. „Doar în etapele ulterioare, când planeta în creștere este suficient de masivă, poate atrage în mod eficient cantități mari de gaze cu elemente ușoare, cum ar fi hidrogenul și heliul. Găsirea unui scenariu de formare a lui Jupiter care să fie în concordanță cu structura interioară prezisă, precum și cu îmbogățirea atmosferică măsurată, este, prin urmare, o provocare, dar esențială pentru înțelegerea noastră a planetelor gigantice”, spune Helled.
Dintre numeroasele teorii care au fost propuse până acum, niciuna nu a putut oferi un răspuns satisfăcător.
„Ideea noastră a fost că Jupiter a colectat aceste elemente grele în etapele târzii ale formării sale prin migrație. În acest fel, s-ar fi deplasat prin regiuni pline de așa-numitele planetesimale – mici blocuri de construcție planetară care sunt compuse din materiale cu elemente grele – și le-a acumulat în atmosfera sa”, explică Sho Shibata, autorul principal al studiului, care este cercetător postdoctoral la Universitatea din Zurich și membru al NCCR.
Cu toate acestea, migrația în sine nu reprezintă o garanție pentru acumularea materialelor necesare.
„Din cauza unor interacțiuni dinamice complexe, planeta care migrează nu acumulează neapărat planetesimale în calea sa. În multe cazuri, planeta le împrăștie de fapt, în schimb – nu foarte diferit de un câine ciobănesc care împrăștie oile”, subliniază Shibata.
Prin urmare, echipa a fost nevoită să efectueze nenumărate simulări pentru a determina dacă oricare dintre căile de migrație a dus la o acumulare suficientă de material.
„Ceea ce am descoperit a fost că un număr suficient de planetesimale ar putea fi captat dacă Jupiter s-ar fi format în regiunile exterioare ale sistemului solar – de aproximativ patru ori mai departe de Soare decât unde se află acum – și apoi ar fi migrat în poziția sa actuală. În acest scenariu, s-a deplasat printr-o regiune în care condițiile favorizau acreția de material – un „sweet spot” de acreție, așa cum îl numim noi”, relatează Sho.
Combinând constrângerile introduse de sonda Galileo și de datele Juno, cercetătorii au găsit în cele din urmă o explicație satisfăcătoare.
„Acest lucru arată cât de complexe sunt planetele gigantice gazoase și cât de dificil este să le reproducem în mod realist caracteristicile”, subliniază Ravit Helled.
„Ne-a luat mult timp în știința planetară pentru a ajunge la un stadiu în care putem în sfârșit să explorăm aceste detalii cu ajutorul unor modele teoretice și simulări numerice actualizate. Acest lucru ne ajută să eliminăm lacunele din înțelegerea noastră nu numai a lui Jupiter și a sistemului nostru solar, ci și a numeroaselor planete gigantice observate care orbitează în jurul unor stele îndepărtate”, conchide Helled.