Юпитер някога е бил двойно по-голям от днеси с 50 пъти по-силно магнитно поле

Юпитер е бил коренно различен свят в "детските си години" - приблизително два пъти по-голям от днес и притежаващ магнитно поле 50 пъти по-мощно от сегашното си.

Ново изследване, публикувано в Nature Astronomy, разкрива, че 3.8 милиона години след образуването на първите твърди частици в Слънчевата система, газовият гигант все още се е свивал от първичното си раздуто състояние, докато е натрупвал огромни количества материал през заобикалящия го диск от газ и отломки.

Нови изследвания разкриват, че 3,8 милиона години след формирането на първите твърди тела в Слънчевата система газовият гигант все още се е свивал от първоначалното си раздуто състояние, докато е натрупвал огромни количества материал чрез заобикалящия го диск от газ и отломки.

Откритията са резултат от гениална детективска работа, която съчетава орбиталната динамика на малките вътрешни луни на Юпитер с древната история на въртене на планетата. Проследявайки движението на тези спътници по време на ранната еволюция на Юпитер, учените реконструират подробна картина на годините на формиране на планетата гигант.

Скрити улики в лунните орбити

Вътрешни спътници и компоненти на пръстена на Юпитер. Кредит: PICRYL - Public Domain

Пробивът идва от изучаването на вътрешните спътници на Юпитер - по-специално Амалтея и Тива, две малки луни, които обикалят по-близо до планетата, отколкото известните Галилееви спътници. Тези скалисти космически тела носят гравитационните отпечатъци на своето неспокойно минало, когато мощната луна Йо е навлязла навътре в Йовианската система по време на младостта на планетата.

Когато преди милиарди години спътникът Йо е мигрирал към Юпитер, той е преминал през точни орбитални резонанси с по-малките луни. Тези гравитационни сблъсъци са изтласкали Амалтея и Тива на сегашните им наклонени орбити, оставяйки трайни доказателства за началното положение на Йо, когато първичният диск окончателно се е разпръснал.

Орбиталната криминалистика разкрива, че Йо е започнала пътуването си навътре на разстояние, приблизително 1,6-1,9 пъти по-голямо от сегашния радиус на Юпитер. Тъй като Йо е била в капан близо до вътрешния ръб на заобикалящия Юпитер газов диск, това измерване осигурява пряк прозорец към размера на младата планета.

Магнитна мощ

Илюстрация на Юпитер с линии на магнитното поле, излъчващи се от полюсите му. Кредит: K. Batygin

Изследователският екип, ръководен от Константин Батигин (Konstantin Batygin) и Фред Адамс (Fred Adams), използва запазването на ъгловия момент, за да върви назад от днешната скорост на въртене на Юпитер до неговите древни размери. Изчисленията им показват, че първоначално Юпитер е имал радиус между 2 и 2,5 пъти по-голям от сегашния - приблизително колкото малка звезда.

Този масивен млад Юпитер е генерирал съответно огромно магнитно поле. Силата на магнитното поле на повърхността на планетата е достигала приблизително 21 милитесла, докато днес тя е около 0,4 милитесла. Това магнитно поле е било достатъчно мощно, за да издълбае значителна кухина в заобикалящия я газов диск, регулирайки както въртенето на планетата, така и нейния апетит за нови материали.

Основните изводи от изследването включват:

• Първоначалният радиус на Юпитер е бил 2-2,5 пъти по-голям от днешния
• Магнитното поле на планетата е било около 50 пъти по-силно
• Всеки милион години Юпитер е натрупвал материал в размер на 1,2-2,4 юпитерови маси
• Периодът на въртене на планетата е бил значително по-бърз от днешния 10-часов ден

Свиващ се гигант

Защо ранният Юпитер е бил толкова огромен? Отговорът се крие в начина, по който гигантските планети се формират чрез процеса на изграждане на ядро. След като скалистото ядро на Юпитер достигнало критична маса, то предизвикало период на бързо натрупване на газ, който раздул младата планета до колосални размери. Новообразуваният гигант е бил горещ, надут и все още светещ от енергията на бурното си раждане.

В продължение на милиони години Юпитер бавно се е свивал под действието на собствената си гравитация, докато е излъчвал първичната си топлина. Това постепенно свиване продължило дълго след изчезването на заобикалящата го слънчева мъглявина, като в крайна сметка се е получила по-компактната планета, която виждаме днес.

Времето се оказва от решаващо значение за изучаването на историята на Слънчевата система. Изследването определя надутото състояние на Юпитер точно 3,8 милиона години след образуването на калциево-алуминиевите включвания - първите твърди материали - в ранната Слънчева система. Тази хронология идва от данни за метеорити, които показват кога слънчевата мъглявина окончателно се е разпръснала.

Проектиране на Слънчевата система

Схема на Слънчевата система без мащаб на разстоянията. Кредит: Wikimedia Commons

Ранната еволюция на Юпитер е имала дълбоки последици за цялата Слънчева система. Огромният размер на планетата и мощното ѝ магнитно поле са оказали драматично влияние върху начина, по който са се формирали по-малките планети във вътрешната Слънчева система. Гравитационният ѝ обхват може да разпръсне астероиди и комети, докато магнитният ѝ мехур отклонява заредените частици от младото Слънце.

Изследването разкрива и как се е оформила системата от спътници на Юпитер. Мощното магнитно поле е издълбало кухина в околния диск, създавайки условия, които са задържали формиращите се луни и са ги организирали в резонансната верига, която наблюдаваме днес. Без тази магнитна архитектура спътниците на Галилей може би никога нямаше да постигнат сегашната си орбитална хармония.

Това, което прави тази детективска работа особено елегантна, е начинът, по който тя заобикаля обичайните несигурности в моделите за формиране на планети. Вместо да разчитат на сложни теоретични изчисления, изследователите използват запазените орбитални доказателства, за да измерят директно древните характеристики на Юпитер.

Тъй като днес Юпитер продължава своята бавна термична еволюция, той напомня, че дори най-масивните планети в нашата Слънчева система са започнали като раздути, бързо въртящи се тела, много различни от сегашното си състояние. Газовият гигант, който сега доминира във външната част на Слънчевата система, някога е бил магнитно чудовище, два пъти по-голямо от сегашния си размер, което е управлявало съвсем различен небесен квартал.

Справка: Batygin, K., Adams, F.C. Determination of Jupiter’s primordial physical state. Nat Astron (2025). https://doi.org/10.1038/s41550-025-02512-y 

Източник: Jupiter Was Formerly Twice Its Current Size and Had a Much Stronger Magnetic Field, Caltech

Още по темата

09/03/2023

Космос

Планета между Марс и Юпитер би сложила край на живота на Земята

06/11/2015

Космос

Преди 4 милиарда години Юпитер е изхвърлил друга голяма планета от Слънчевата система

24/03/2015

Космос

Миграцията на Юпитер е направила нашата Слънчева система уникална

17/11/2014

Космос

Произходът на Слънчевата система