Hiidplaneet Jupiter oli minevikus kaks korda suurem

Sellisele järeldusele on oma töös jõudnud astronoomid Konstantin Batygin California tehnikaülikoolist Caltech ja Fred Adams Michigani ülikoolist. Tuginedes Jupiteri kahe kuu uurimisele, leidsid teadlased, et vaid 3,8 miljonit aastat pärast esimeste tahke aine kogumite moodustumist Päikesesüsteemis oli Jupiter mõõtmeilt kaks kuni 2,5 korda suurem kui praegu ning sellel oli ka oluliselt tugevam magnetväli. Uus avastus toetab teooriaid selle kohta, kuidas erinevat tüüpi planeedid tekivad ja kasvavad.

Praegu kehtivate teooriate kohaselt tekivad kivised planeedid nagu Merkuur, Veenus, Maa ja Marss nn alt üles või siis kasvavad järjepidevalt väiksemast suuremaks – kõigepealt toimub kosmoses leiduva tolmu ja kivikeste järkjärguline kogunemine, mis koonduvad aina suuremateks kivimikogumiteks, need omakorda põrkavad kokku ja kivimimass kasvab veel suuremaks, kuni lõpuks on välja kujunenud terviklik planeet koos kindlalt eristunud tuuma ja välimiste kihtidega. Sellist protsessi nimetatakse tuumaakretsiooniks.

Arvatakse, et ka gaasihiiglaste algus on samasugune, kuid siis, kui nad saavutavad umbes kümne Maa massiga võrdse massi, on nende gravitatsioon juba nii võimas, et planeedid säilitavad enda tahkete sisemiste osade ümber veel ka märkimisväärsed gaasikihid ja hakkavad vaba gaasi veel ka kosmosest ligi tõmbama. See protsess toimus Jupiteri tekke ajal, mis leidis aset ilmselt Päikesesüsteemi välisosas, kuna Päikesele lähemal ei olnud piisavalt materjali, et see võiks koonduda ja moodustada nii suure tuuma. Alles hiljem liikus Jupiter Päikesesüsteemis Päikesele lähemale.

Kuna Jupiteri kujunemisel ja arengul arvatakse olevat olnud oluline roll terve Päikesesüsteemi kujunemises, on teadlaste jaoks väga oluline mõista, kuidas see planeet tekkis ja kasvas. Kuna me ei saa lihtsalt ajas tagasi minna, peame vaatama praegust olukorda ja püüdma minevikku taastada. Tavaliselt kasutatakse selleks planeetide tekke standardmudeleid, mis põhinevad meie ja teiste tähesüsteemide vaatlustel Linnuteel. Need mudelid hõlmavad aga palju oletusi ja on üsna ebakindlad.

Batygin ja Adams kasutasid teistsugust lähenemist: nad uurisid Jupiteri kaaslaste Amalthea ja Thebe liikumist. Need kaks kuud tiirlevad ümber planeedi, olles sellele väga lähedal ja nende kuude orbiidid on Jupiteri ekvaatoriga võrreldes kaldu. Varasemad uuringud on näidanud, et seda kallet saab kasutada orbiidi ajaloos tagasi liikumiseks. Batygin ja Adams kasutasid seda meetodit Jupiteri varase arengu rekonstrueerimiseks.

Saadud tulemused näitasid, et Jupiteril oli Päikesesüsteemi varases ajaloos kiire ja intensiivne kasvuperiood. Vaid 3,8 miljonit aastat pärast esimeste tahkete ainete tekkimist oli Jupiteri maht vähemalt kaks korda suurem kui praegu. Veel enam, selle magnetväli oli 50 korda tugevam kui praegu, mis võimaldas ligi tõmmata ainet tempoga umbes 1,2 kuni 2,4 Jupiteri massi miljoni aasta kohta. See kiire kasv pani aluse planeedi arengule ja viis lõpuks niisuguse Jupiteri tekkeni, nagu seda täna teame.

Kui Jupiteri ümber olev materjal lõpuks hajus, tõmbus planeet omaenda gravitatsiooni mõjul kokku, selle mõõtmed vähenesid ja pöörlemiskiirus tõusis. Jupiter kahaneb praegugi, kuna selle pinna- ja sisetemperatuurid langevad, surudes planeedi tuuma kokku ja sellest eraldub soojust, kuigi see protsess on väga aeglane.

Isegi suurema mahu korral polnud Jupiter siiski kunagi siiski piisavalt massiivne, et see oleks võinud süttida tähena. Selleks pidanuks Jupiter olema veel vähemalt 85 korda massiivsem. Siis oleks ülikõrge rõhu ja temperatuuri tingimusis võinud Jupiteri tuumas alata vesiniku tuumasüntees, mis on tähtede üks põhiomadusi.

Uue uuringu tulemuseks on uus tööriist Jupiteri ja selle rolli mõistmiseks Päikesesüsteemis. Arvatakse, et suure gaasiplaneedi eksistents aitas teisi planeete Päikesesüsteemis piisavalt stabiliseerida, võimaldades muuhulgas Maal elul tekkida.

Uuring avaldati ajakirjas Nature Astronomy.