CP v2

Tag: Jupiteris

  • Saulės mirtis gali išardyti Saulės sistemą daug anksčiau: naujas tyrimas perbraižo planetų likimą

    Saulės mirtis gali išardyti Saulės sistemą daug anksčiau: naujas tyrimas perbraižo planetų likimą

    Naujas Kalifornijos technologijos instituto Caltech mokslininkų tyrimas rodo, kad Saulės sistemos išorinių planetų orbitos ilgainiui gali tapti nestabilios gerokai anksčiau, nei manyta iki šiol. Pasak darbo autorių, Jupiterio, Saturno, Urano ir Neptūno „išlikimo terminas“ po Saulės virsmo baltąja nykštuke gali sutrumpėti iki maždaug 1 mlrd. metų.

    Ankstesni vertinimai teigė, kad milžinių orbitos galėtų išlikti stabilios beveik neįsivaizduojamai ilgai, net iki kvintilijono metų, t. y. daug kartų ilgiau nei dabartinis Visatos amžius. Toks optimistinis scenarijus rėmėsi prielaida, kad Saulė masę praranda tolygiai ir ramiai, todėl planetų orbitos tik pamažu „išsiplečia“.

    Kas keičia ankstesnį scenarijų

    Tyrime akcentuojama, kad Saulės masės netekimas vėlyvuoju evoliucijos laikotarpiu gali būti ne toks lygus, kaip dažnai modeliuota. Mokslininkai teigia, kad procesą gali lydėti atsitiktiniai, staigesni medžiagos išmetimai, kurie veiktų kaip chaotiški „spyriai“ ir kauptų orbitinius sutrikimus per ilgą laiką.

    Pagal šią logiką, net ir palyginti nedideli netolygumai, kartojami daug kartų, gali išbalansuoti išorinių planetų sąveikas tarpusavyje. Ilgainiui tai didintų riziką, kad viena ar kelios planetos būtų „išmestos“ į tolimesnes orbitas arba net visiškai išstumtos iš Saulės sistemos.

    Kada tai galėtų įvykti

    Mokslininkai primena, kad Saulės sistemai yra apie 4,57 mlrd. metų, o Saulei iki virtimo raudonąja milžine, pagal plačiai priimamus modelius, turėtų būti likę maždaug 5 mlrd. metų. Šiame etape Saulė plėsis, o vidinės planetos patirs dramatiškas pasekmes.

    Tyrime kartojamas dažnai minimas scenarijus, kad Merkurijus ir Venera būtų praryti, o Žemės likimas taip pat būtų labai nepalankus. Marsas laikomas labiau tikėtinu „išgyvenimo“ kandidatu vien todėl, kad yra toliau, tačiau ir jis patirtų didžiulius pokyčius dėl Saulės ryškio ir aplinkos transformacijų.

    Esminė naujojo darbo mintis yra apie vėlesnį laikotarpį, kai Saulė jau būtų tapusi baltąja nykštuke. Būtent tada, teigiama, dėl netolygaus masės praradimo pasekmių išorinėje sistemos dalyje per maždaug 1 mlrd. metų galėtų prasidėti grandininė orbitų destabilizacija.

    Kaip tai buvo apskaičiuota

    Tyrėjai naudojo didelio našumo superkompiuterius ir daugybę N kūnų skaitinių simuliacijų, kuriose modeliuojama kelių masyvių objektų tarpusavio gravitacinė sąveika. Virtualiame modelyje buvo įtraukti Saulė ir keturios milžinės planetos, o jų judėjimas skaičiuotas milijardų metų masteliu.

    Skirtumas nuo dalies ankstesnių darbų buvo tai, kad Saulės masės netekimas modeliuotas ne kaip tolygus mažėjimas, o kaip atsitiktinių epizodų seka. Buvo paleista daug skirtingų scenarijų, kad būtų įvertinta, kokiomis sąlygomis sistema dažniausiai pereina į chaotišką būseną.

    Darbas pavadintas Terminalinis Saulės sistemos nestabilumas, sukeltas stochastinio Saulės masės praradimo ir publikuotas žurnale The Astrophysical Journal Letters. Nors tai kalba apie labai tolimą ateitį, tyrimas svarbus tuo, kad parodo, kaip jautriai planetų sistemos stabilumas priklauso nuo žvaigždės evoliucijos detalių.

  • Mokslininkai įtaria: Saulės sistema galėjo turėti dar 2 planetas, bet jų paieška kelia naujų klausimų

    Mokslininkai įtaria: Saulės sistema galėjo turėti dar 2 planetas, bet jų paieška kelia naujų klausimų

    Saulės sistema šiandien atrodo kaip stabilus, lengvai prognozuojamas kosminis laikrodis, tačiau ankstyvoje istorijoje ji galėjo būti gerokai chaotiškesnė. Viena populiariausių hipotezių, vadinamas Nicos modelis, teigia, kad iš pradžių išorinėje sistemos dalyje galėjo būti viena ar net dvi papildomos ledo milžinės planetos.

    Pagal šį scenarijų, migruojant didžiosioms planetoms ir joms gravitaciškai sąveikaujant su aplinkiniu nuolaužų disku, dalis pasaulių galėjo būti išmesti į tarpžvaigždinę erdvę. Toks „planetų stumdymasis“ taip pat siejamas su vėlyvuoju sunkiuoju bombardavimu ir dabartine išorinių planetų orbitų architektūra.

    Nicos modelio testas atskleidė problemą

    Johnso Hopkinso universiteto mokslininkų komanda, vadovaujama astrofiziko Matthew Clemento, naujai patikrino šią idėją kompiuterinėmis simuliacijomis. Tyrėjai modeliavo laikotarpį, kai hipotetinės papildomos planetos būtų buvusios išmestos iš Saulės sistemos, ir vertino, kaip toks nestabilumas paveiktų palydovų sistemas.

    Rezultatai parodė, kad daugelyje scenarijų Uranui būtų tekę patirti gerokai smarkesnius sukrėtimus, nei leidžia manyti dabartinis jo palydovų „tvarkingumas“. Simuliacijose dažnai pasitaikė palydovų orbitų persitvarkymai, susidūrimai ar net palydovų išmetimai, o tai sunkiai dera su tuo, ką matome šiandien.

    Kodėl palydovai tapo svarbia užuomina

    Uranas išsiskiria ne tik palydovais, bet ir itin dideliu ašies posvyriu, kuris dažnai aiškinamas senoviniu milžinišku susidūrimu. Jei vėliau dar būtų sekęs Nicos modelyje numatomas intensyvus planetų tarpusavio „artimų prasilenkimų“ laikotarpis, palydovų sistema turėjo būti dar labiau sujaukta.

    Tuo metu Jupiterio palydovai simuliacijose išliko gerokai atsparesni, tačiau išsaugoti tvarkingas abiejų planetų palydovų sistemas vienu metu pasirodė stebėtinai sunku. Tyrėjai nurodo, kad tik labai siauras sąlygų rinkinys leistų paaiškinti dabartinę situaciją, jei papildomos planetos tikrai egzistavo.

    Trys galimi paaiškinimai

    Mokslininkai išskiria kelias interpretacijas, kurios keistų mūsų supratimą apie Saulės sistemos raidą. Pirma, Uranas galėjo patirti didelius palydovų susidūrimus, o dabartinė sistema būtų tokių įvykių pasekmė, o ne pirminė, rami tvarka.

    Antra, gali reikėti peržiūrėti dabartines Nicos modelio versijas, nes jos gali per dažnai numatyti pernelyg „smurtinius“ scenarijus Uranui. Trečia, įmanoma, kad Saulės sistema susiformavo pagal gana mažai tikėtiną trajektoriją, kai didžiųjų planetų artimi susitikimai buvo reti ir ne tokie gilūs, kad išdraskytų palydovų orbitas.

    Šis darbas primena, kad maždaug prieš 4 milijardus metų vykusių procesų rekonstrukcija neišvengiamai remiasi tikimybiniais modeliais ir netiesioginėmis užuominomis. Kuo tiksliau bus tiriamos palydovų orbitos, jų tarpusavio rezonansai ir smūginių kraterių istorija, tuo aiškiau bus, ar Saulės sistema kadaise iš tiesų buvo turtingesnė planetomis.

    „Mūsų rezultatai rodo, kad dauguma literatūroje modeliuojamų nestabilumo scenarijų greičiausiai neatkuria tikslios įvykių sekos, reikalingos paaiškinti visoms Saulės sistemos ypatybėms“, – rašė tyrėjai.

  • Juno misija atvėrė akis: Jupiterio žaibai gali būti iki milijono kartų galingesni nei Žemėje

    Juno misija atvėrė akis: Jupiterio žaibai gali būti iki milijono kartų galingesni nei Žemėje

    NASA zondas „Juno“, nuo 2016 metų skriejantis aplink Jupiterį, pateikė naujų įrodymų, kad šios planetos žaibai gali būti gerokai galingesni, nei manyta anksčiau. Tyrėjai, analizuodami mikrobangų radiometro duomenis, nustatė, kad dalis išlydžių Jupiterio atmosferoje stiprumu gali viršyti Žemės žaibus daugiau nei 100 kartų, o kai kuriuose vertinimuose skirtumas teoriškai gali siekti net iki milijono kartų.

    Skirtumas svarbus ne tik dėl įspūdingo skaičiaus. Žaibai laikomi vienu geriausių „langų“ į tai, kas vyksta giliai po matomais debesimis, nes jų signalai padeda suprasti konvekciją, energijos pernašą ir audrų struktūrą ten, kur optiniai teleskopai nebemato.

    Pamatyti pro storus debesis

    Jupiterio atmosferą dengia tankūs, daugiasluoksniai debesys, todėl vien tik matomos šviesos blyksniai ne visada parodo tikrą išlydžių mastą. Naktinėje pusėje žaibus aptikti lengviau, tačiau net ir tada optiniai stebėjimai gali „praleisti“ dalį reiškinių, jei blyksnį užstoja gilesnių sluoksnių debesys.

    „Juno“ mikrobangų radiometras veikia kitu principu: fiksuoja su žaibais susijusius radijo ir mikrobangų signalus, kurie prasiskverbia per debesis efektyviau nei matoma šviesa. Dėl to mokslininkai galėjo patikimiau sieti signalus su konkrečiomis audromis ir įvertinti jų intensyvumą.

    Kodėl Jupiterio audros tokios stiprios

    Vienas esminių skirtumų nuo Žemės yra atmosferos sudėtis. Mūsų planetoje šiltas, drėgnas oras kyla gana lengvai, todėl audros gali greitai įsibėgėti, o energija išsikrauna palyginti dažnais, bet ribotos galios žaibais.

    Jupiteryje atmosferoje dominuoja vandenilis ir helis, o vandens garai tokiame fone ne visada elgiasi taip, kaip Žemėje. Tyrėjų vertinimu, konvekcijai ir audros „prasiveržimui“ gali reikėti sukaupti daugiau energijos, todėl kai procesas įsibėgėja, išlydžiai tampa gerokai galingesni.

    Prie masto prisideda ir pačių audrų dydis. Skaičiuojama, kad Jupiterio audrų debesų „bokštai“ gali siekti apie 100 kilometrų, kai tipinės Žemės audros dažniausiai apsiriboja maždaug 10 kilometrų aukščiu. Didesnės apimtys reiškia ilgesnius krūvio atskyrimo kelius ir daugiau erdvės energijai kauptis.

    Amoniakas, ledas ir keisti krituliai

    Žaibų susidarymui svarbus dalelių susidūrimų ir krūvio atskyrimo mechanizmas, tačiau Jupiterio „chemija“ jį pakoreguoja. Be vandens ledo, aukščiau atmosferoje svarbų vaidmenį gali atlikti amoniakas, formuojantis mišrius kristalus ir keičiantis debesų mikrostruktūrą.

    Ankstesni „Juno“ rezultatai leido kalbėti ir apie neįprastus kritulius, primenančius stambias ledo gniūžtes, susidarančias iš vandens ir amoniako mišinio. Tokie procesai gali sustiprinti dalelių sąveikas audrose ir prisidėti prie įspūdingų elektros išlydžių.

    Nauji duomenys sustiprina bendrą vaizdą: Jupiterio „oras“ nėra pavieniai epizodai, o nuolatinė, milžiniško masto sistema. Kuo tiksliau pavyksta išmatuoti žaibus, tuo geriau mokslininkai supranta, kaip giliai planetos atmosferoje juda šiluma, medžiagos ir energija, ir kodėl ši milžinė taip retai būna rami.