Новорожденный Юпитер мог быть достаточно ярким, чтобы испечь свои спутники

Молодой Юпитер, все еще горячий после своего зачатия, мог взорвать свои четыре крупнейших спутника таким интенсивным светом, что он испарил воду и лишил их летучих веществ.

Согласно новому исследованию, это излучение может объяснить почему галилеевские луны имеют именно такой состав: от отвратительного мира-вулкана Ио, ближайшей к Юпитеру, до покрытой ледяной коркой Европы, затем от гигантского спутника Ганимеда до самой отдаленной, покрытой кратерами Каллисто.

Эти четыре спутника следуют двум градиентам состава: чем дальше они удаляются от Юпитера, тем ниже их плотность и выше доля водяного льда. Каллисто, тело Солнечной системы с наибольшим количеством кратеров, состоит примерно наполовину из камня и наполовину из льда, а на Ио меньше всего льда среди всех тел в Солнечной системе.

Группа астрономов под руководством планетолога Карвера Бирсон из Аризонского государственного университета представил свои выводы на 54-й конференции по науке о Луне и планетах.

Астрономы считают, что когда Юпитер находился на завершающей стадии своего формирования, он поглотил последние частицы вещества из газового диска. и пыль, которая когда-то окружала его. Считается, что галилеевские спутники, расположенные вокруг экватора Юпитера, образовались из этого диска, подобно планетарной системе в миниатюре. Когда диск рассеялся, новообразованный Юпитер ярко сиял — более чем в 10 000 раз ярче, чем сегодня.

Это все еще далеко не так ярко, как звезда, но достаточно ярко, чтобы две самые внутренние галилеевские луны , Ио и Европа, были бы осыпаны излучением Юпитера, на порядок более интенсивным, чем свет, полученный от Солнца.

Биерсон и его коллеги провели компьютерное моделирование, чтобы определить эффект, который могло бы оказать это излучение. на молодых лунах, предполагая, что Ио — теперь самое вулканическое тело в Солнечной системе — когда-то имело значительное количество водяного льда после того, как оно закончило формироваться.

Команда также использовала текущие положения Галилея лун по отношению к Юпитеру, хотя они, вероятно, были ближе к планете миллиарды лет назад. Это означает, что количество радиации, в которой они находились, вероятно, было выше, чем в найденных моделях, что может означать, что в реальности эффекты этого излучения проявлялись быстрее.

«Мы находим», — пишут они в их доклад на конференции, «что в течение первых нескольких миллионов лет после своего образования равновесная температура Ио могла превышать 300 кельвинов (26,85 градусов по Цельсию или 80,33 градусов по Фаренгейту) из-за излучения Юпитера».

Это звучит не очень жарко — здесь, на Земле, это был бы прекрасный теплый день, — но этого было бы достаточно, чтобы растопить любой поверхностный лед, образовав значительные океаны, которые, в свою очередь, создали бы атмосферу из водяного пара.

Даже сегодня Ио не может удерживать в своей атмосфере газы, образующиеся в результате активной вулканической деятельности. Они быстро просачиваются в космос, питаясь кольцом плазмы, которое окружает Юпитер, в конечном итоге питаясь газовым гигантом и способствуя его постоянным ультрафиолетовым полярным сияниям. Раньше, когда луна только формировалась, атмосферный выброс происходил бы точно так же, выбрасывая водяной пар в космос, оставляя Ио более обезвоженным, чем что-либо еще в Солнечной системе.

Влияние на Европу было бы меньшим, чем наблюдаемое на Ио, оставив после себя достаточно для глобального поверхностного океана и его толстого ледяного покрова. Невероятно, но сегодня этот океан представляет собой лужу по сравнению с тем, что было когда-то, и большая часть его первоначальной воды была потеряна из-за раннего свечения Юпитера.

Ганимед и Каллисто, самые удаленные от Юпитера галилеевские спутники, примерно одинаковое процентное содержание льда и камня; они остались бы в значительной степени незатронутыми ранним облучением, и любые изменения между ними были бы результатом различий в их последующей эволюции.

Выводы, по мнению Бирсона и его коллег, предлагают аккуратное и правдоподобное объяснение за странные различия в составе четырех галилеевых спутников, которые, как считается, образовались из одного и того же облака пыли, вращающегося вокруг Юпитера.

«Нестабильные запасы, которые мы видим сегодня на галилеевом спутнике, могли быть результатом одного сильный процесс, или многие действуют согласованно», — заключают исследователи.

«В этой работе мы обнаружили, что нагрев Юпитера мог удалить любые запасы воды на Ио в первые несколько миллионов лет, если бы они присутствовали… В целом мы показываем, что этот процесс следует учитывать, когда другие пытаются объяснить наблюдаемый градиент плотности».

Исследование было представлено на 54-й конференции по лунным и планетарным наукам.