Har Jupiter en fast kerne?

Gasgiganterne har altid været et mysterium for os. På grund af deres tætte og hvirvlende skyer, det er umuligt at få et godt kig indeni dem og bestemme deres sande struktur. I betragtning af deres afstand fra Jorden, det er tidskrævende og dyrt at sende rumfartøjer til dem, gør undersøgelsesmissioner få og langt imellem. Og på grund af deres intense stråling og stærke tyngdekraft, enhver mission, der forsøger at studere dem, skal gøres omhyggeligt.

Og stadigvæk, videnskabsmænd har i årtier været ude af, at denne enorme gasgigant har en solid kerne. Dette er i overensstemmelse med vores nuværende teorier om, hvordan solsystemet og dets planeter blev dannet og migreret til deres nuværende positioner. Mens dens ydre lag af Jupiter primært består af brint og helium, stigninger i tryk og tæthed tyder på, at tættere på kernen, tingene bliver solide.

Struktur og sammensætning:

Jupiter består primært af gasformigt og flydende stof, med tættere stof under. Dens øvre atmosfære består af omkring 88-92% brint og 8-12% helium i volumenprocent af gasmolekyler, og ca. 75% brint og 24% helium efter masse, med den resterende ene procent bestående af andre elementer.

Atmosfæren indeholder spormængder af metan, vanddamp, ammoniak, og siliciumbaserede forbindelser samt spormængder af benzen og andre kulbrinter. Der er også spor af kulstof, ethan, svovlbrinte, neon, ilt, fosfin, og svovl. Krystaller af frossen ammoniak er også blevet observeret i det yderste lag af atmosfæren.

Interiøret indeholder tættere materialer, sådan at fordelingen er ca. 71% brint, 24% helium og 5% andre grundstoffer efter masse. Det menes, at Jupiters kerne er en tæt blanding af grundstoffer – et omgivende lag af flydende metallisk brint med noget helium, og et ydre lag overvejende af molekylært hydrogen. Kernen er også blevet beskrevet som stenet, men dette forbliver også ukendt.

I 1997, eksistensen af ​​kernen blev antydet af gravitationsmålinger, angiver en masse på fra 12 til 45 gange Jordens masse, eller omkring 4%-14% af den samlede masse af Jupiter. Tilstedeværelsen af ​​en kerne understøttes også af modeller af planetarisk dannelse, der indikerer, hvordan en stenet eller iskold kerne ville have været nødvendig på et tidspunkt i planetens historie for at indsamle al dens brint og helium fra protosoltågen.

Imidlertid, det er muligt, at denne kerne siden er skrumpet på grund af varme konvektionsstrømme, væske, metallisk hydrogenblanding med den smeltede kerne. Denne kerne er måske endda fraværende nu, men en detaljeret analyse er nødvendig, før dette kan bekræftes. Juno-missionen, som blev lanceret i august 2011 (se nedenfor), forventes at give en vis indsigt i disse spørgsmål, og derved gøre fremskridt med problemet med kernen.

Dannelse og migration:

Vores nuværende teorier om dannelsen af ​​solsystemet hævder, at planeterne blev dannet for omkring 4,5 milliarder år siden fra en soltåge (dvs. Nebular Hypothesis). I overensstemmelse med denne teori, Jupiter menes at være dannet som et resultat af tyngdekraften, der trækker hvirvlende skyer af gas og støv sammen.

Jupiter erhvervede det meste af sin masse fra materiale tilbage fra dannelsen af ​​solen, og endte med mere end det dobbelte af den samlede masse af de andre planeter. Faktisk, det er blevet formodet, at det Jupiter havde akkumuleret mere masse, det ville være blevet en anden stjerne. Dette er baseret på det faktum, at dens sammensætning ligner solens - den er overvejende lavet af brint.

Ud over, nuværende modeller af solsystemets dannelse indikerer også, at Jupiter er dannet længere ude fra sin nuværende position. I det, der er kendt som Grand Tack Hypothesis, Jupiter migrerede mod solen og slog sig ned i sin nuværende position for omkring 4 milliarder år siden. Denne migration, det er blevet argumenteret, kunne have resulteret i ødelæggelsen af ​​de tidligere planeter i vores solsystem - hvilket kan omfatte Super-Jorde tættere på solen.

Udforskning:

Selvom det ikke var det første robot-rumfartøj, der besøgte Jupiter, eller den første til at studere det fra kredsløb (dette blev gjort af Galileo-sonden mellem 1995 og 2003), Juno-missionen var designet til at undersøge den jovianske kæmpes dybere mysterier. Disse omfatter Jupiters indre, atmosfære, magnetosfære, gravitationsfelt, og bestemme historien om planetens dannelse.

Missionen blev opsendt i august 2011 og nåede i kredsløb om Jupiter den 4. juli, 2016. Da sonden trådte ind i sin polære elliptiske bane, efter at have afsluttet en 35 minutter lang affyring af hovedmotoren, kendt som Jupiter Orbital Insertion (eller JOI). Da sonden nærmede sig Jupiter fra over sin nordpol, det fik et syn på det jovianske system, som den tog et sidste billede af, før den påbegyndte JOI.

Siden den gang, rumfartøjet Juno har udført perijove-manøvrer – hvor det passerer mellem det nordlige polarområde og det sydlige polarområde – med en periode på omkring 53 dage. Den har gennemført 5 perijoves siden den ankom i juni 2016, og det planlagde at gennemføre i alt 12 inden februar 2018. På dette tidspunkt, udelukker eventuelle missionsudvidelser, sonden vil blive de-kredset og brænde op i Jupiters ydre atmosfære.

Mens den laver sine resterende afleveringer, Juno vil indsamle mere information om Jupiters tyngdekraft, magnetiske felter, atmosfære, og sammensætning. Det er håbet, at denne information vil lære os meget om, hvordan samspillet mellem Jupiters indre, dens atmosfære og dens magnetosfære driver planetens udvikling. Og selvfølgelig, det håbes at give afgørende data om planetens indre struktur.

Har Jupiter en fast kerne? Det korte svar er, vi ved det ikke... endnu. I sandhed, det kunne meget vel have en solid kerne bestående af jern og kvarts, som er omgivet af et tykt lag metallisk brint. Det er også muligt, at interaktion mellem dette metalliske brint og den faste kerne fik planeten til at miste den for noget tid siden.

På dette tidspunkt, alt, hvad vi kan gøre, er at håbe, at igangværende undersøgelser og missioner vil give flere beviser. Disse vil sandsynligvis ikke kun hjælpe os med at forbedre vores forståelse af Jupiters indre struktur og dens dannelse, men også forfine vores forståelse af solsystemets historie, og hvordan det blev til.