Понимание ранних этапов эволюции Юпитера помогает лучше изучить историю Солнечной системы. Гравитация Юпитера, который часто называют «архитектором» нашей Солнечной системы, сыграла решающую роль в формировании как орбитальных траекторий других планет, так и самого газопылевого диска, из которого они образовались.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy, Константин Батыгин, профессор планетарных наук в Калифорнийском технологическом институте, и Фред К. Адамс, профессор физики и астрономии в Мичиганском университете, подробно рассматривают «молодые годы» Юпитера.
Их расчёты показывают, что примерно через 3,8 миллиона лет после образования первых твёрдых тел в Солнечной системе — когда диск вещества вокруг Солнца, известный как протопланетная туманность, уже почти рассеялся — Юпитер был значительно больше и обладал ещё более мощным магнитным полем.
«Наша конечная цель — понять, откуда мы взялись, и выяснение ранних фаз формирования планет очень важно для решения этой загадки, — говорит Батыгин. — Это приближает нас к пониманию того, как формировался не только Юпитер, но и вся Солнечная система».
Батыгин и Адамс подошли к этому вопросу, изучая крошечные спутники Юпитера — Амальтею и Фебу, которые вращаются по орбите даже ближе к Юпитеру, чем Ио, самый маленький и ближайший из четырёх больших галилеевых спутников планеты.
Поскольку орбиты Амальтеи и Тезея слегка наклонены, Батыгин и Адамс проанализировали эти небольшие орбитальные расхождения, чтобы рассчитать первоначальный размер Юпитера: его радиус был примерно в два раза больше нынешнего, а прогнозируемый объём эквивалентен более чем 2 000 планет размером с Землю. Исследователи также определили, что магнитное поле Юпитера в то время было примерно в 50 раз сильнее, чем сейчас.
Адамс подчёркивает, какой замечательный отпечаток прошлое оставило на современной Солнечной системе: «Удивительно, что даже спустя 4,5 миллиарда лет сохранилось достаточно „улик“, чтобы мы могли восстановить физическое состояние Юпитера на заре его существования».
Важно отметить, что эти выводы были сделаны благодаря независимым ограничениям, которые позволяют обойти традиционные неопределённости в моделях формирования планет — которые часто опираются на предположения о непрозрачности газа, скорости аккреции или массе ядра из тяжёлых элементов. Вместо этого команда сосредоточилась на орбитальной динамике спутников Юпитера и сохранении углового момента планеты — величинах, поддающихся непосредственному измерению.
