Džin Sunčevog sistema je nekada bio dva i po puta veći

Novi proračuni, kako kažu astronomi Konstantin Batigin sa Kalteka i Fred Adams sa Univerziteta Mičigen, ukazuju da je rani Jupiter mogao imati čak d2,5 puta veći obim nego danas.

Na osnovu proučavanja dva Jupiterova satelita, naučnici su otkrili da je samo 3,8 miliona godina nakon formiranja prvih čvrstih materijala u Sunčevom sistemu, Jupiter bio 2 do 2,5 puta većeg obima od današnjeg, sa znatno jačim magnetnim poljem.

Ovo otkriće podržava takozvani „odozdo nagore“ (bottom-up) model formiranja planeta kada je reč o gasovitim džinovima.

„Naš krajnji cilj je da razumemo odakle potičemo, a utvrđivanje ranih faza formiranja planeta je ključno za rešavanje te zagonetke. Ovo nas približava razumevanju kako su se, ne samo Jupiter, već i ceo Sunčev sistem formirali“, kaže Batigin.

Veruje se da stenovite planete poput Merkura, Venere, Zemlje i Marsa nastaju postepenim taloženjem prašine i stena, što vodi ka stvaranju kompletne planete sa diferenciranim jezgrom – proces koji se zove akumulacija jezgra.

Gasoviti džinovi, poput Jupitera, verovatno počinju na isti način, ali kada dostignu oko 10 puta veću masu od Zemljine, njihova gravitacija postaje dovoljna da zadrži velike količine gasa, što dovodi do naglog narastanja gasnog omotača. Ovaj proces se smatra verovatnim u spoljašnjim delovima Sunčevog sistema, gde je bilo dovoljno materijala za stvaranje velikog jezgra.

Kako se pretpostavlja da je formiranje i evolucija Jupitera odigralo ključnu ulogu u oblikovanju čitave arhitekture Sunčevog sistema, detalji o njegovom nastanku i rastu od velikog su značaja za planetarne naučnike. Pošto ne možemo jednostavno „premotati unazad“ istoriju Sunčevog sistema, naučnici pokušavaju da rekonstruišu prošlost na osnovu sadašnjih posmatranja.

Obično se u te svrhe koriste standardni modeli formiranja planeta bazirani na posmatranjima planetarnih sistema širom Mlečnog puta, ali ti modeli podrazumevaju veliki broj pretpostavki i neizvesnosti.

Gladni Jupiter

Batigin i Adams su primenili drugačiji pristup: proučavali su orbitalna kretanja Amalteje i Tebe, dva mala Jupiterova satelita koji se nalaze bliže planeti čak i od Ioa. Njihove orbite su blago nagnute u odnosu na Jupiterov ekvator, a prethodna istraživanja su pokazala da se na osnovu tih nagiba može rekonstruisati istorija njihovog kretanja. Na osnovu toga su rekonstruisali i ranu evoluciju Jupitera.

„Zapanjujuće je da, čak i nakon 4,5 milijardi godina, i dalje postoji dovoljno tragova koji nam omogućavaju da rekonstruišemo fizičko stanje Jupitera na početku njegovog postojanja“, kaže Adams.

Rezultati ukazuju da je Jupiter u najranijoj fazi Sunčevog sistema prošao kroz period brzog i intenzivnog rasta. Već 3,8 miliona godina nakon nastanka prvih čvrstih materijala, Jupiter je imao najmanje duplo veći obim od sadašnjeg.

Pored toga, njegovo magnetno polje bilo je 50 puta jače nego danas, što je omogućilo brzu akumulaciju materijala iz okolnog diska – tempom od 1,2 do 2,4 Jupiterove mase po milion godina. Ta faza eksplozivnog rasta oblikovala je planetu i usmerila je ka onome što je danas.

Kada je oko Jupitera nestalo materijala za akumulaciju, planeta je počela da se skuplja pod dejstvom sopstvene gravitacije, smanjivala obim i povećavala brzinu rotacije. Jupiter se i danas polako smanjuje kako mu temperatura opada, što dovodi do kompresije jezgra, zagrevanja unutrašnjosti i gubitka energije – iako vrlo sporo.

Uprkos tome što je nekada bio veći, Jupiter nikada nije bio dovoljno masivan da postane zvezda. Da bi u njegovom jezgru započela fuzija vodonika, bilo bi potrebno da ima bar 85 puta veću masu od današnje – što je preduslov za nastanak zvezda.