Четверг, 29.06.2017
Космическая погода на текущий час
Вход в систему не произведен
 Войти /  Регистрация

Секция Совета РАН по космосу

< О голубых небесах горячего субсатурна WASP-127 b
01.06.2017 23:27 Давность: 28 days
Категория: Юпитер
Количество просмотров: 454

Первые научные результаты миссии Juno, часть III: Гравитационное поле и внутреннее строение



25 мая 2017 года прошла телеконференция, посвященная первым научным результатам миссии Juno. В журналах Science и Geophysical Research Letters было опубликовано 46 статей, посвященных исследованиям Юпитера. Сегодня мы рассказываем о том, что нового удалось выяснить о гравитационном поле и внутреннем строении крупнейшей планеты Солнечной системы.


Владислава Ананьева

Структура гравитационного поля планеты зависит от распределения масс в ее теле. Для численной оценки структуры поля используется разложение гравитационного потенциала по сферическим гармоникам Jn, где порядок n может быть только четным числом (из-за отсутствия в природе отрицательных масс). Точное измерение скорости космического аппарата в окрестностях небесного тела позволяет измерить величины Jn, а это, в свою очередь, помогает оценить распределение масс внутри него и выбрать наиболее правдоподобные модели его внутреннего строения.

4 июля 2016 года АМС Juno вышла на орбиту вокруг Юпитера, а 27 августа 2016 года пролетела на высоте 4200 км над верхушками его облаков. Точное измерение лучевой скорости Juno во время обоих сближений позволило с высокой точностью измерить гравитационные моменты низкого порядка Юпитера J2, J4, J6 и J8. Измеренные величины позволили существенно ограничить модели внутреннего строения крупнейшей планеты Солнечной системы.

Внешние слои Юпитера состоят в основном из смеси молекулярного водорода и гелия, находящихся в закритическом состоянии. На глубине около 100 ГПа (~1 Мбар) растворимость гелия в водороде уменьшается, гелий образует отдельные капли и дождем падает вниз сквозь слой жидкого водорода, обедненного гелием. Дальнейшее увеличение температуры с глубиной увеличивает взаимную растворимость гелия и водорода, так что на уровне давления ~300 ГПа они снова начинают свободно смешиваться друг с другом, и слой «гелиевого дождя» заканчивается. 

Ниже лежит протяженный слой металлического водорода, простирающийся вплоть до ядра из тяжелых элементов. Авторы рассмотрели несколько теоретических моделей, причем в некоторых из них ядро остается компактным (с радиусом 0.15 радиусов Юпитера), а в других – частично растворяется в металлическом водороде так, что его радиус увеличивается до ~0.5 радиусов Юпитера, а плотность постепенно спадает.

Рассмотренные модели внутреннего строения Юпитера с компактным и растворенным ядром. Показана зависимость средней плотности от глубины (в долях радиуса Юпитера).

Сравнение моделей с измеренными АМС Juno величинами гравитационных моментов низкого порядка показало, что масса ядра Юпитера составляет 7-25 масс Земли, причем скорее всего это ядро растворено в металлическом водороде и простирается до уровня 0.3-0.5 радиусов Юпитера. Пока неясно, сложилась ли такая картина путем постепенного растворения изначально компактного ядра, или же она является следствием уменьшения темпов аккреции планетезималей в сравнении с газом протопланетного диска во время формирования Юпитера. Неопределенности еще слишком велики, и необходимо как уточнять модели (которые чувствительны к точности уравнения состояния водородно-гелиевых смесей), так и измерять моменты более высокого порядка гравитационного поля Юпитера. Новые сближения Juno с Юпитером помогут прояснить этот вопрос.

Источник: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2017GL073160/epdf


Комментарии

Комментарии

Вход в систему

Введите имя пользователя и пароль для входа в систему:
Вход в систему

Забыли пароль?

Квазары

(англ. quasar - сокр. от квазизвездного источника радиоизлучения) Очень далекие внегалактические объекты, излучающие мощные потоки электромагнитного излучения и обладающие очень малыми угловыми размерами... [далее]

Rambler's Top100