Учёные из Даремского университета (Великобритания) совместно с NASA, Институтом SETI и Университетом Осло опровергли теорию, согласно которой «размытое» ядро Юпитера сформировалось из-за гигантского столкновения с протопланетой. Исследование, опубликованное в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) 22 августа 2025 года, показывает, что уникальная структура ядра планеты возникла в процессе её постепенного формирования, а не из-за катастрофического удара.

Загадка «размытого» ядра

Юпитер, крупнейшая планета Солнечной системы, обладает необычным ядром: вместо чёткой границы между ядром и окружающими слоями водорода и гелия оно постепенно переходит в газовую оболочку. Этот феномен, названный «размытым ядром» (dilute core), был обнаружен зондом NASA Juno, который с 2016 года изучает внутреннюю структуру планеты.

Ранее учёные предполагали, что «размытое» ядро могло появиться в результате мощного столкновения Юпитера с протопланетой, масса которой составляла половину массы его ядра. Такой удар, по гипотезе, вызвал бы перемешивание внутренних слоёв, сделав ядро менее плотным и более размытым.

Суперкомпьютерные симуляции

Чтобы проверить эту теорию, исследователи провели серию суперкомпьютерных симуляций на вычислительном комплексе DiRAC COSMA в Дареме, используя программное обеспечение SWIFT и новую методику моделирования смешивания веществ. Они протестировали различные сценарии столкновений, включая экстремальные параметры удара.

«Мы видим, что такие удары действительно „трясли“ планету до самого центра, но совсем не тем образом, который нужен для объяснения нынешнего устройства Юпитера», — отметил ведущий автор работы доктор Томас Санднес.

Результаты показали, что даже при мощных столкновениях смещённые каменные и ледяные породы быстро оседали обратно, восстанавливая чёткую границу между ядром и внешними слоями. Ни одна симуляция не привела к устойчивому формированию «размытого» ядра, что опровергает гипотезу катастрофического удара.

Альтернативное объяснение

Учёные пришли к выводу, что структура ядра Юпитера сформировалась постепенно в процессе роста планеты. Во время её формирования тяжёлые элементы (такие как железо и силикаты) и лёгкие (водород и гелий) втягивались в недра неравномерно, создавая размытую границу. Этот эволюционный сценарий подтверждается схожей структурой, недавно обнаруженной у Сатурна.

«Ядро Юпитера приобрело свои особенности не из-за разового катаклизма, а постепенно — в процессе роста планеты, когда тяжелые и легкие элементы по-разному втягивались в ее недра», — пояснил Санднес.

Значение для науки

Открытие меняет представление о формировании газовых гигантов и имеет значение не только для Юпитера. Похожие «размытые» ядра могут быть характерны для других планет того же типа, включая многочисленные экзопланеты размером с Юпитер или Сатурн, обнаруженные в других звёздных системах. Это открывает новые возможности для понимания их внутренней структуры и эволюции.

Кроме того, исследование подчёркивает важность миссии Juno, которая предоставила уникальные данные о Юпитере, позволив учёным пересмотреть старые гипотезы. Аналогичные миссии к другим газовым гигантам, таким как Сатурн, могут выявить дополнительные детали об их формировании.

Вкратце…

Учёные опровергли гипотезу о том, что «размытое» ядро Юпитера образовалось из-за столкновения с протопланетой. Суперкомпьютерные симуляции показали, что даже мощные удары не могли создать устойчивую размытую структуру. Вместо этого ядро сформировалось постепенно в процессе роста планеты, что подтверждается схожими данными о Сатурне. Работа, опубликованная в MNRAS, не только решает одну из главных загадок Юпитера, но и помогает лучше понять формирование газовых гигантов и экзопланет в нашей галактике.