أصبح كوكب المشتري الصغير كبيرًا جدًا من خلال تناول كواكب صغيرة أخرى

أصبح كوكب المشتري الصغير كبيرًا جدًا من خلال تناول كواكب صغيرة أخرى

نظر العلماء في العناصر الثقيلة التي تشكل لب المشتري والغلاف الجوي السفلي لمعرفة المزيد عن كيفية تشكل أكبر كوكب في نظامنا الشمسي.

بطن العملاق الغازي مليء بالكواكب الصغيرة ، وليس الحصى المسحوقة. 

اكتشف العلماء أن أحشاء كوكب المشتري مليئة ببقايا الكواكب الصغيرة التي التهمها العملاق الغازي أثناء توسعها لتصبح العملاق الذي نراه اليوم. تأتي هذه النتائج من أول عرض واضح للكيمياء تحت الغلاف الجوي الخارجي الغائم للكوكب. 

على الرغم من كونه أكبر كوكب في المجموعة الشمسية ، إلا أن كوكب المشتري لم يكشف إلا القليل جدًا عن أعماله الداخلية. التقطت التلسكوبات آلاف الصور لسحب دوامة دوامة في الغلاف الجوي العلوي لعملاق الغاز ، لكن هذه العواصف فان جوخ تعمل أيضًا كحاجز يحجب رؤيتنا لما هو أدناه.

قالت الباحثة الرئيسية ياميلا ميغيل ، عالمة الفيزياء الفلكية بجامعة لايدن في هولندا ، لـ Live Science Arab. وأضافت ، مع ذلك ، لا نعرف شيئًا على وجه اليقين تقريبًا عن كيفية تشكلها.

في الدراسة الجديدة ، تمكن الباحثون أخيرًا من تجاوز الغطاء السحابي الغامض لكوكب المشتري باستخدام بيانات الجاذبية التي تم جمعها بواسطة مسبار الفضاء جونو التابع لناسا. مكنت هذه البيانات الفريق من رسم المواد الصخرية في قلب الكوكب العملاق ، والتي كشفت عن وفرة عالية بشكل مدهش من العناصر الثقيلة. يشير التركيب الكيميائي إلى أن المشتري التهم كواكب صغيرة ، أو كواكب صغيرة ، لتغذية نموه المتوسع.

تزايد عملاق الغاز

قد يكون كوكب المشتري في الغالب عبارة عن كرة من الغازات الدوامة اليوم ، لكنه بدأ حياته من خلال تراكم المواد الصخرية - تمامًا مثل أي كوكب آخر في النظام الشمسي. نظرًا لأن جاذبية الكوكب تجذب المزيد والمزيد من الصخور ، فقد أصبح اللب الصخري كثيفًا لدرجة أنه بدأ في سحب كميات كبيرة من الغاز من مسافات بعيدة - في الغالب الهيدروجين والهيليوم المتبقي منذ ولادة الشمس - لتكوين هائل مملوء بالغاز. أَجواء. 

هناك نوعان من النظريات المتنافسة حول كيفية تمكن المشتري من جمع مادته الصخرية الأولية. تقول إحدى النظريات أن كوكب المشتري جمع بلايين من الصخور الفضائية الأصغر ، والتي أطلق عليها علماء الفلك اسم الحصى (على الرغم من أن هذه الصخور من المحتمل أن تكون أقرب في الحجم إلى الصخور بدلاً من الحصى الفعلية). 

يُظهر هذا الرسم التوضيحي الحاسوبي مركبة ناسا الفضائية جونو فوق البقعة الحمراء العظيمة لعملاق الغاز.

النظرية المعارضة ، التي تدعمها النتائج التي توصلت إليها الدراسة الجديدة ، هي أن لب المشتري قد تشكل من امتصاص العديد من الكواكب الصغيرة - صخور فضائية كبيرة تمتد لعدة أميال ، والتي إذا تُركت دون إزعاج يمكن أن تكون بمثابة بذور يمكن أن تكون منها الكواكب الصخرية الصغيرة. مثل الأرض أو المريخ يمكن أن تتطور. 

ومع ذلك ، لم يكن من الممكن حتى الآن تحديد أي من هذه النظريات بشكل قاطع. قال ميغيل: "لأننا لا نستطيع أن نلاحظ بشكل مباشر كيف تم تشكيل كوكب المشتري ، علينا أن نجمع القطع مع المعلومات التي لدينا اليوم". وهذه ليست مهمة سهلة ".

سبر الكوكب

لمحاولة تسوية الجدل ، احتاج الباحثون إلى تكوين صورة لدواخل كوكب المشتري. قال ميغيل: "هنا على الأرض ، نستخدم أجهزة قياس الزلازل لدراسة باطن الكوكب باستخدام الزلازل". وأضافت أن كوكب المشتري ليس له سطح لوضع مثل هذه الأجهزة عليه ، ومن غير المرجح أن يكون لنواة المشتري نشاط تكتوني كبير على أي حال. 

بدلاً من ذلك ، بنى الباحثون نماذج حاسوبية لأحشاء كوكب المشتري من خلال الجمع بين البيانات ، التي جمعها جونو في الغالب ، بالإضافة إلى بعض البيانات من سلفه جاليليو. قامت المجسات بقياس مجال الجاذبية للكوكب في نقاط مختلفة حول مداره. أظهرت البيانات أن المواد الصخرية التي تراكمت بواسطة المشتري تحتوي على تركيز عالٍ من العناصر الثقيلة ، والتي تشكل مواد صلبة كثيفة ، وبالتالي يكون لها تأثير جاذبية أقوى من الغلاف الجوي الغازي. مكنت هذه البيانات الفريق من رسم اختلافات طفيفة في جاذبية الكوكب ، مما ساعدهم على معرفة مكان وجود المادة الصخرية داخل الكوكب.

قال ميغيل: "قدم جونو بيانات جاذبية دقيقة للغاية ساعدتنا على تقييد توزيع المواد في داخل كوكب المشتري". "إنها بيانات فريدة جدًا لا يمكننا الحصول عليها إلا من خلال مركبة فضائية تدور حول الكوكب."

كشفت نماذج الباحث أن هناك ما يعادل 11 إلى 30 كتلة أرضية من العناصر الثقيلة داخل كوكب المشتري (3٪ إلى 9٪ من كتلة المشتري) ، وهو أكثر بكثير مما كان متوقعًا. 

الحصى مقابل الكواكب

قال ميغيل إن النماذج الجديدة تشير إلى أصل التهام كوكب المشتري لأن نظرية تراكم الحصى لا يمكنها تفسير هذا التركيز العالي من العناصر الثقيلة. إذا كان المشتري قد تشكل في البداية من الحصى ، فإن البداية النهائية لعملية تراكم الغاز ، بمجرد أن يصبح الكوكب كبيرًا بما يكفي ، ستنهي على الفور مرحلة التراكم الصخري. وأوضح ميغيل أن السبب في ذلك هو أن الطبقة المتزايدة من الغاز كانت ستخلق حاجزًا للضغط يمنع حصى إضافية من الانجراف داخل الكوكب. من المحتمل أن تكون مرحلة التراكم الصخري المقلصة هذه قد أعطت المشتري وفرة من المعدن الثقيل ، أو معدنية ، أقل بكثير مما حسبه الباحثون. 

ومع ذلك ، يمكن أن تكون الكواكب الصغيرة قد تكتلت على قلب كوكب المشتري حتى بعد بدء مرحلة تراكم الغاز. ذلك لأن قوة الجاذبية على الصخور ستكون أكبر من الضغط الذي يمارسه الغاز. قال الباحثون إن هذا التراكم المتزامن للمواد الصخرية والغاز الذي اقترحته نظرية الكواكب هو التفسير الوحيد للمستويات العالية من العناصر الثقيلة داخل كوكب المشتري.

كشفت الدراسة أيضًا عن اكتشاف آخر مثير للاهتمام: لا تمتزج دواخل المشتري جيدًا في غلافه الجوي العلوي ، وهو ما يتعارض مع ما توقعه العلماء سابقًا. يُظهر النموذج الجديد لدواخل كوكب المشتري أن العناصر الثقيلة التي امتصها الكوكب ظلت قريبة إلى حد كبير من لبه ومن الغلاف الجوي السفلي. افترض الباحثون أن الحمل الحراري اختلط الغلاف الجوي لكوكب المشتري ، بحيث يرتفع الغاز الأكثر سخونة بالقرب من نواة الكوكب إلى الغلاف الجوي الخارجي قبل أن يبرد ثم يسقط مرة أخرى. إذا كان هذا هو الحال ، فستكون العناصر الثقيلة مختلطة بشكل متساوٍ في جميع أنحاء الغلاف الجوي. 

ومع ذلك ، من المحتمل أن يكون لمناطق معينة من كوكب المشتري تأثير حراري صغير ، وهناك حاجة إلى مزيد من البحث لتحديد ما يحدث بالضبط داخل الغلاف الجوي لعملاق الغاز.

يمكن لنتائج الباحثين أيضًا تغيير قصص أصل الكواكب الأخرى في النظام الشمسي. قال ميغيل: "كان كوكب المشتري أكثر الكواكب تأثيرًا في تكوين النظام الشمسي". وأضافت أن جاذبيتها ساعدت في تشكيل حجم ومدارات جيرانها الكونيين ، وبالتالي فإن تحديد كيفية ظهورها له تأثيرات مهمة على الكواكب الأخرى. تشير النتائج أيضًا إلى أصل محتمل للكواكب الغازية العملاقة الأخرى في النظام الشمسي : زحل وأورانوس ونبتون .

ربما تكونت عوالم غازية أخرى في أنظمة نجمية أخرى عن طريق التهام الكواكب بدلاً من الحصى ، مما يعني أنها قد تحتوي أيضًا على نسبة معدنية أعلى مما قد يوحي به مظهرها. لذلك ، من المهم أنه عندما نجد هذه العوالم الجديدة ، والتي يتم البحث عنها باستخدام تلسكوب جيمس ويب التابع لناسا ، فإننا لا نحكم عليها من خلال أغلفةها الغائمة ، كما قال الباحثون.