Двойной радиус, мощное магнитное поле: каким был Юпитер 4,5 млрд лет назад

Исследование, проведенное Константином Батыгиным и Фредом С. Адамсом, опубликованное в Nature Astronomy, углубляется в ранние этапы формирования Юпитера, проливая свет на его ключевую роль в становлении архитектуры Солнечной системы. Гравитационное влияние Юпитера, иногда называемого «архитектором» нашей планетной системы, было решающим фактором в распределении вещества протопланетного диска и формировании орбит других планет.

Ученые сосредоточились на анализе орбит двух небольших спутников Юпитера — Амальтеи и Фивы, чьи слегка наклоненные траектории позволили реконструировать параметры планеты в ранний период ее существования. Расчеты показали, что примерно через 3,8 миллиона лет после появления первых твердых тел в Солнечной системе Юпитер обладал радиусом, вдвое превышающим современный, а его объем был эквивалентен более чем 2000 Землям. Кроме того, магнитное поле планеты в тот период было примерно в 50 раз мощнее нынешнего.

Этот подход уникален тем, что он опирается не на традиционные модели формирования планет, которые зависят от допущений о газовой непрозрачности или скорости аккреции, а на непосредственно измеряемые параметры — орбитальную динамику спутников и сохранение углового момента. Такой метод позволил минимизировать неопределенности и получить более точные данные о раннем состоянии Юпитера.

Значение для понимания эволюции Солнечной системы

Исследование фиксирует ключевой переходный момент в истории Солнечной системы — фазу рассеивания протопланетной туманности, когда исчезал строительный материал для планет, а их будущие орбиты и структура начинали стабилизироваться. Полученные результаты согласуются с теорией аккреции ядра, согласно которой газовые гиганты, подобные Юпитеру, формируются вокруг массивного твердого ядра, быстро наращивая газовую оболочку.

Работа дополняет фундаментальные модели, разработанные ранее, включая вклад Дейва Стивенсона из Калтеха, и предоставляет новые количественные ориентиры для реконструкции эволюции планетных систем. Как отмечает Фред Адамс, удивительно, что спустя 4,5 миллиарда лет сохранились следы, позволяющие восстановить физические условия раннего Юпитера.

Перспективы дальнейших исследований

Хотя многие аспекты формирования Юпитера остаются не до конца ясными, данное исследование устанавливает важные граничные условия для моделей его эволюции. По словам Константина Батыгина, эти результаты служат отправной точкой для более точного восстановления истории не только Юпитера, но и всей Солнечной системы. Дальнейшие исследования могут быть направлены на уточнение роли магнитных полей в процессе аккреции, а также на сравнение данных о Юпитере с наблюдаемыми экзопланетами-гигантами.

Таким образом, работа вносит значительный вклад в планетологию, демонстрируя, как современные методы динамического анализа позволяют заглянуть в далекое прошлое и раскрыть механизмы, сформировавшие наш космический дом.