Meteoriitit

Kuinka vanha on Jupiter?

2024

Tämä voi tuntua helpolta vastaukselta: se on samanikäinen kuin aurinkokunta, 4,56 miljardia vuotta.

Mutta näin ei todellakaan ole. Aurinkokunta ei syntynyt hetkessä ; sen muodostuminen kesti jonkin aikaa. Kuinka kauan ei ole selvää, ja se riippuu siitä, mitä käytät kellon käynnistämiseen. Onko se silloin, kun kaasun ja pölyn pilvi, josta aurinko ja planeetat muodostivat, alkoi romahtaa? Tai kun aurinko syttyi, sulattamalla vetyä ytimessään , tulossa täysivaltaiseksi tähdeksi?

adaline-vanhempien ikäopas

Yksi hyvä lähtökohta on, kun kiinteä materiaali alkoi tiivistyä proto-Sunin ympärillä pyörivästä materiaalikiekosta muodostaen pieniä mineraalirakeita. Tämä on päivätty 4,568 miljardia vuotta sitten ja se on aika hyvä paikka aloittaa kello.

Sen jälkeen materiaali alkoi tarttua enemmän yhteen, kasvoi ja kasvoi ja lopulta muodosti planeetat. Mutta yksityiskohdilla on merkitystä!

Lähennä

Taiteilijan käsitys protoplanetaarisesta levystä. Kuten meidän, kun se oli nuori, suuri planeetta, joka on muodostumassa, leikkaa levyssä suuren aukon. Luotto: Karen L. Teramura, UH IfA

Yksi ajatus on, että Jupiter kasvoi pienistä protoplaneeteista, esineistä, joiden koko oli yli 1000 kilometriä ja joiden poikki ne kasvoivat paljon pienemmistä kivistä ja kivistä. Arviot siitä, kuinka kauan tämä kesti, vaihtelevat 1-10 miljoonan vuoden kuluttua nollasta. Mutta se on laaja valikoima! Koska Jupiter on niin massiivinen, se vaikuttaa kaikkeen sen ympärillä, joten tiedä kuinka kauan se kesti saavuttaa sen valtava koko on tärkeää ymmärtää mitä muu tapahtui aurinkokunnassa tuolloin.

Uusi lehti on juuri julkaistu väittäen, että Jupiter kasvoi erittäin nopeasti, lähemmäksi miljoonan vuoden rajaa. Ja se tulee oudolta lähteeltä: meteoriitit.

Meteoriitit tulevat enimmäkseen asteroideista, jotka itse pyrkivät kiertämään aurinkoa Marsin ja Jupiterin välillä. Asteroidit ovat varhaisen aurinkokunnan raunioita, materiaalia, josta ei koskaan tullut planeettaa. Meillä on paljon todisteita siitä, että oli asteroideja, jotka kasvoivat melko suuria ja tuhoutuivat myöhemmin, oletettavasti murskattuina muiden asteroidien jättimäisten iskujen vuoksi. Kun asteroidit törmäävät toisiinsa, niistä syntyy roskia, jotka kiertävät myös aurinkoa. Joskus niiden kiertoradat ylittävät maapallon ja ne putoavat planeettamme pinnalle, josta voimme noutaa ne ja tutkia niitä: meteoriitit.

Meteoriiteissa on paljon erilaisia makuja. Jotkut ovat kivisempiä, jotkut ovat korkeita hiilipitoisuuksia, jotkut ovat metallisia. Tämä kuvastaa heidän menneisyyttään: missä ne muodostivat aurinkokunnan levyllä (esimerkiksi lähempänä aurinkoa kuin Jupiterin kiertoradalla tai kauempana), olivatko he kerran osa suurempaa kehoa, joka häiriintyi, vaikuttivatko he itse ajan mittaan? , ja niin edelleen.

Uudessa teoksessa planeetatutkijat tutkivat volframin ja molybdeenin läsnäoloa meteoriiteissa. He valitsivat nämä metallit, koska ne ovat tiheitä. Varhaisessa aurinkokunnassa, kun esineestä tuli tarpeeksi suuri, jotta sillä olisi huomattava painovoima (kooltaan ehkä noin 1000 km), raskaat tavarat, kuten rauta, volframi ja molybdeeni, upposivat ytimeen. Jos löydämme meteoriitin, jossa on paljon raskaita elementtejä, se todennäköisesti tuli isommasta ruumiista, joka hajosi; tämä olisi tapahtunut suunnilleen silloin, kun jättiläisplaneetat muodostuivat, koska niiden painovoima sekoitti asioita ja olisi ollut syy särkyneisiin planeetoihin.

tuomiokortti käännetty

Crash Course Astronomy Jakso 16: Jupiter

He eivät kuitenkaan etsineet vain volframia ja molybdeeniä; he katsoivat eri tavalla isotoopit . Nämä ovat atomeja, joiden ytimessä on sama määrä protoneja, mutta eri määrä neutroneja. He tekivät tämän, koska eri isotoopit muodostuvat eri radioaktiivisista prosesseista, ja ne vievät eri ajan. Mittaamalla näytteen suhteelliset määrät isotooppeja, he voivat saada hyvän käsityksen siitä, kuinka vanha se on ja myös missä protoplaneettalevyssä se on muodostunut .

He havaitsivat, että isotooppisuhteet jakavat meteoriitit kahteen erilliseen ryhmään, jotka olivat olemassa samanaikaisesti, mutta erosivat avaruudessa alkaa noin miljoona vuotta planeettojen muodostumisen jälkeen . Lisäksi nämä kaksi ryhmää voidaan jakaa ryhmään, joka on lähempänä aurinkoa kuin Jupiter ja kauemmas.

Jotain on täytynyt erottaa ne muodostaneesta materiaalista, ja todennäköisin syyllinen on Jupiter itse; sen painovoima jakoi levyn kirjaimellisesti kahtia ja vei aukon siihen. Kauempana muodostuneet meteoriitit olivat erilaisia kuin lähempänä olevat. Tämä tarkoittaa, että Jupiterin on täytynyt olla jo tarpeeksi massiivinen vaikuttaakseen ympäristöönsä vain miljoona vuotta planeettojen muodostumisen alkamisen jälkeen.

He päättelevät, että Jupiterin ydin kasvoi nopeasti ja oli jo lähes 20 kertaa maapallon massa miljoonan vuoden jälkeen. Sitten se kasvoi hitaammin noin 50 -kertaiseksi maapallon massaan noin 4 miljoonan vuoden jälkeen. Lopulta se kulutti tarpeeksi kaasua ympärilleen kasvaakseen nykyiseen hirvittävään, yli 300 Maat.

Asia on siis suljettu, eikö? No ei. On toinenkin idea että Jupiter ei kasvanut alhaalta ylöspäin pienempien kappaleiden kasvaessa suuremmiksi. Sen sijaan se on saattanut muodostua ylhäältä alas ja tiivistyä suoraan levyltä johtuen painovoiman epävakaudesta, joka pohjimmiltaan romahti suuren osan levystä nopeasti. Jos näin on, Jupiterilla ei olisi ydintä ollenkaan!

Mahdollisuus selvittää, onko Jupiterilla edes ydin vai ei, auttaisi erottamaan nämä kaksi hypoteesia. Se on yksi tärkeimmistä syistä, miksi ihana Juno -koetin lähetettiin Jupiterille. Tietoja tulee edelleen, mutta alustavien tulosten mukaan Jupiterilla on ydin. Jotenkin. Yllättäen ydin näyttää pehmeä , ja odotettua suurempi. Nämä tulokset ovat kahden hypoteesin välissä, eivätkä sulje pois kumpaakaan! Joten emme vielä tiedä. Toivottavasti lisätiedot koettimesta, kun se edelleen kiertää jättiläisplaneettaa, auttavat määrittämään, mikä on mitä.

Joten vaikka tämä uusi tutkimus on erittäin mielenkiintoinen ja erittäin älykäs, sanoisin, että se ei ole tupakoiva ase.

Tämä koko tieteellinen pyrkimys selvittää, mitä tapahtui varhaisessa aurinkokunnassa, on minulle mielenkiintoinen. Tiede on tietysti mielenkiintoista, mutta yritykset ymmärtää sitä ovat itsessään todella mielenkiintoisia! Tutkijat ovat työskennelleet sen parissa jo vuosia, mutta olemme vasta alkaneet soveltaa kehittyneitä laskennallisia fysiikan malleja nähdäksemme, miten esineet käyttäytyivät silloin. Se ei siis ole mikään uusi, aivan uusi idea, eikä se ole täysin vakiintunut. Tämä tarkoittaa, että tietoja tulee yleensä pikkuhiljaa, paljon ideoita heitetään ympäri, suoritetaan tietokonesimulaatioita, jotkut asiat suljetaan pois, toiset ovat edelleen käynnissä. Kaiken tämän vuoksi näen papereita edestakaisin hypoteeseilla, jotka ovat ristiriidassa keskenään, koska kenelläkään ei ole tätä lopullista näyttöä.

Huomaa, se ei ole heikkous. Se on vahvuus! Tiede ei yleensä ole eureka -prosessi; sen selvittäminen vie aikaa, ja kun sinulla on paljon ihmisiä, joilla on erilaisia ideoita, prosessi on sotkuinen. Mutta tieteen kaari taipuu kohti totuutta. Ajan myötä, kun teemme parempia havaintolaitteita (tässä tapauksessa teleskooppeja ja avaruusaluksia), teemme enemmän kokeita ja käytämme kehittyneempiä malleja, ymmärrämme asiat paremmin.

Nämä uudet tulokset osoittavat, että Jupiter muodostui nopeasti ja on aurinkokunnan vanhin planeetta; siitä, mitä voimme kertoa maapallolle 10-100 miljoonan vuoden aikana siitä, kun ensimmäiset hiukkaset alkoivat kokoontua. Se voi olla oikein. Se ei ehkä ole. Mutta joka tapauksessa Jupiter on erittäin kiinnostava kohde ja tutkimuksen arvoinen.

Heck, joka tapauksessa se on isosiskomme. Mielestäni on hyvä idea tutustua paremmin.

Kuva: Thought Cafe ja Crash Course Astronomy