Astronomia

Come si è formato Giove?

Come si è formato Giove?

Due giorni fa sono andato a una conferenza di matematica dove c'era un documento presentato sulla formazione di Giove tramite il modello di instabilità del disco.

So che ci sono due teorie diverse per la formazione dei pianeti. Uno di questi è il accrescimento del nucleo modello e l'altro è il instabilità del disco modello. Ho anche provato a leggere questo articolo sulla formazione planetaria in cui dicevano che 161 pianeti erano stati messi alla prova. Il 90% ha seguito il modello di accrescimento Core e il resto ha seguito il modello successivo. Non ha detto nulla di esplicito su Giove.

Giove è troppo vicino al Sole per seguire il modello dell'instabilità del disco (non ne sono completamente sicuro).

Ora voglio sapere quale modello segue Giove per la sua formazione.
(Ho fatto questa domanda anche sullo scambio di stack di fisica ma sfortunatamente non c'erano risposte)


Il saggio Smith Prize di Maxwell sulla formazione degli anelli di Saturno è rilevante. Usando la stabilità strutturale come criterio, ha dedotto che gli "anelli" potevano consistere solo di una singola massa quasi infinita di particelle molto piccole ciascuna orbitante in accordo con la dinamica newtoniana - il risultato corretto come verificato dalla NASA/Cassini. Applicando lo stesso approccio a un sistema solare in formazione, questa analisi mostra che gli anelli di particolato sono un attrattore strutturalmente stabile per la dinamica, a condizione che la stella centrale sia molto più grande della dimensione media del particolato. Ora sono ben al di fuori della mia zona di comfort, quindi lascerò ulteriori deduzioni agli altri :). Il saggio di Maxwell sugli anelli di Saturno


Esplorando l'interno di Giove

Figura 1. Crediti immagine: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill https://www.nasa.gov/image-feature/jpl/dark-and-stormy-jupiter.

Essendo il pianeta più grande del nostro sistema solare, Giove ha suscitato per secoli le menti curiose delle persone. Tra i tanti misteri che circondano Giove, il suo interno rimane uno dei segreti più affascinanti che cerchiamo di capire. Sebbene non vi sia alcuna certezza, è ampiamente accettato che Giove abbia un nucleo ed esploreremo le teorie sulla sua composizione che supportano questa teoria. La navicella spaziale, Juno, è attualmente in orbita attorno a Giove per approfondire la scoperta dell'evoluzione e dell'atmosfera del pianeta, inviando informazioni che continuano a stupire le menti delle persone. Il nucleo e la composizione di Giove saranno valutati per determinare cosa si trova veramente all'interno di Giove e per la possibilità che il nucleo sia composto da materiali densi anziché solidi.

A proposito di Giove

Figura 2. Un'immagine simulata a colori reali di Giove messa insieme da quattro immagini scattate dalla sonda spaziale Cassini della NASA il 7 dicembre 2000. Credito immagine: NASA/JPL/University of Arizona https://www.jpl.nasa.gov /spaceimages/details.php?id=pia02873

Prende il nome dal re degli dei romani, Giove si è formato circa 4,5 miliardi di anni fa. Giove è il pianeta più grande del nostro sistema solare, con un raggio di 43.440,7 miglia, ed è il quinto pianeta dal Sole. La distanza tra Giove e il Sole è di 484 milioni di miglia, o 5,2 unità astronomiche (AU), quindi la luce solare impiega 43 minuti per raggiungere la sua superficie. 1

Giove è composto prevalentemente da idrogeno ed elio, il che lo rende un gigante gassoso. Nel profondo della sua atmosfera, la pressione e la temperatura aumentano e comprimono l'idrogeno in un liquido creando il più grande oceano del sistema solare. Giove ha probabilmente tre distinti strati di nuvole che si estendono complessivamente per circa 71 chilometri. Si pensa che lo strato superiore sia composto da ghiaccio di ammoniaca, con lo strato intermedio da cristalli di idrosolfuro di ammonio e lo strato più interno da ghiaccio d'acqua e vapore. Con la sua rapida rotazione, si ritiene che guidi correnti elettriche in questa regione e generi il suo campo magnetico che influenza la regione dello spazio chiamata magnetosfera gioviana. Raggiunge da 600.000 a 2 milioni di miglia verso il Sole e si assottiglia quasi 600 milioni di miglia dietro Giove. Questo campo magnetico ruota con il pianeta e raccoglie eventuali particelle con una carica elettrica. 1

Figura 3. Una rappresentazione visiva della grande magnetosfera di Giove. Credito immagine: John Spencer http://www.boulder.swri.edu/

Formazione del pianeta e del sistema solare

La storia di come si è formato il nostro sistema solare rimane una sfida da spiegare poiché non siamo in grado di studiare il processo stesso. L'attuale comprensione della teoria per la formazione dei pianeti è legata a quella delle stelle e alla creazione complessiva del sistema solare.

Figura 4. Concezione artistica di un disco protoplanetario. Credito immagine: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle
https://exoplanets.nasa.gov/news/229/these-arent-the-planets-youre-looking-for/

La teoria prevalente è che una stella e i suoi pianeti siano formati da una nube interstellare di polvere e gas in collasso all'interno di una nube più grande chiamata nebulosa. Quando il materiale nella nuvola collassa, la gravità avvicina i materiali l'uno all'altro. Il centro della nube viene compresso e aumenta di temperatura, provocando il rimescolamento e l'appiattimento del materiale in dischi circumstellari o protoplanetari (Figura 4). 5

Questi dischi rotanti piatti di polvere e gas che raggiungono da decine a centinaia di UA, sono il luogo di nascita dei pianeti. 6 Il disco continua a ruotare intorno alla stella e il materiale all'interno inizia ad aderire e crescere, attirando più materiale man mano che il disco diventa più grande. A questo punto iniziano a formarsi i baby planet, o planetesimi. L'interno è composto per lo più da materiali rocciosi, mentre l'esterno è composto da gas e ghiaccio. Ciò ha permesso la formazione di planetesimi rocciosi più piccoli vicino alla stella, come Mercurio, Venere, Terra e Marte. Giove, Saturno, Urano e Nettuno sono giganti di ghiaccio e gas e si sono formati più lontano. 5

Si ritiene che Giove sia stato il primo pianeta ad essersi formato nel sistema solare. L'enorme gigante gassoso si sarebbe formato un milione di anni dopo la formazione del Sole. Questo è stato difficile da scoprire poiché in precedenza non avevamo campioni da nulla oltre la cintura di asteroidi di Giove. Thomas Kruijer, un ricercatore del Lawrence Livermore National Laboratory, ha affermato che gli isotopi dei campioni di meteoriti dovevano essere utilizzati ed esaminati per determinare l'età massima di Giove. 7

È stato teorizzato che dopo la formazione di Giove, fosse migrato più vicino e poi più lontano dal Sole. Questo percorso che ha preso Giove è chiamato Grand Tack. Secondo questo modello, Giove si è probabilmente formato a circa 3,5 AU dal Sole, tuttavia, ma le correnti selvagge di particelle di gas e polvere hanno fatto sì che il pianeta si spostasse fino a 1,5 UA, l'orbita in cui si trova attualmente Marte. 8 Seguì anche Saturno questo schema prima che tutte le particelle di polvere tra di loro venissero espulse e i percorsi legati dei due pianeti si invertissero. 8 Il risultato finale di questa migrazione ha collocato Giove dove risiede attualmente, a 5,2 UA dal Sole.

Figura 5. Un modello di sistema solare. Crediti immagine: CC 2.0 https://www.flickr.com/photos/[email protected]/2818891443

Figura 6. Interpretazione artistica di una giovane stella simile al sole circondata da un disco di gas e polvere che forma un pianeta. Credito immagine: NASA/JPL-Caltech
https://www.jpl.nasa.gov/spaceimages/details.php?id=PIA12008

Con le attuali comprensioni, una componente critica della formazione planetaria è la necessità di un nucleo denso per l'accumulo di materiali ed elementi. La chiave per capire cosa compone il nucleo di Giove risiede nella comprensione di come si è formato il pianeta stesso. Le teorie su come si è formato Giove sono direttamente correlate a ciò che sta al suo interno. Tuttavia, proprio come è fatto il nucleo di Giove, anche la formazione dettagliata del pianeta è un mistero. La teoria più popolare su come si sono formati i giganti gassosi è la teoria dell'accrescimento nucleo-nucleato, che prevede l'accrescimento gravitazionale del gas su un nucleo sufficientemente massiccio. 10 Con l'interno del disco protoplanetario esposto a condizioni più rocciose, che hanno prodotto i pianeti terrestri, e l'esterno a ghiaccio e gas, è probabile che al centro di Giove si trovi un nucleo composto da roccia o ghiaccio. 5

Teorie sul nucleo di Giove

La teoria più accettata sul nucleo di Giove è che sia denso e composto da elementi pesanti. Il nucleo è cresciuto da una vicina raccolta di detriti, ghiaccio d'acqua e pezzi di comete e asteroidi. Questi materiali si sono fusi insieme diventando i cosiddetti Planetesimi, e questi grandi pezzi di materia si sono scontrati l'uno con l'altro per formare il nucleo di Giove. Quando il nucleo fu abbastanza grande, l'elio e l'idrogeno furono attratti e continuarono ad accumularsi fino a quando Giove non fu completamente formato. 11

I dati dello spettrometro di massa della sonda Galileo che è stato lasciato cadere su Giove hanno rivelato che Giove è impoverito di acqua e ossigeno, ma ha livelli di carbonio 1,7 volte superiori a quelli del Sole. Usando queste informazioni, è stato chiesto dove fosse tutta l'acqua che aveva contribuito a costruire il nucleo di Giove. Nel 2004 è stato proposto che invece del ghiaccio d'acqua, il nucleo di Giove fosse originariamente costituito principalmente da catrame, poiché il catrame è appiccicoso e raccoglie più rocce ed è più resistente rispetto al ghiaccio d'acqua. Durante la formazione iniziale, il nucleo è cresciuto abbastanza da accumulare gas dalla nebulosa solare, questi gas erano idrogeno ed elio. L'accrescimento ha causato il riscaldamento dell'energia di Giove e ha fatto reagire il catrame creando metano, il terzo gas più abbondante presente nel sistema solare. 12

Nel 2010 è stato proposto che la composizione del nucleo di Giove si sia effettivamente ridotta a causa di una collisione con un protoplanetario e che abbia una miscela di idrogeno, elio ed elementi pesanti. Con un corpo così grande che si schianta contro il nucleo di Giove, c'è la possibilità che la collisione possa aver portato al decadimento del nucleo e ai gas a salire fino allo strato superiore dell'atmosfera di Giove. 13

Un'altra teoria è che Giove non ha alcun nucleo. Dopo la nascita del Sole, si teorizza che una grande nube di gas e polvere circondasse il Sole, e in questa nube contenesse i materiali iniziali per formare Giove. Quando la temperatura si è abbassata, la nube si è condensata, il che ha portato all'accumulo di piccole particelle come gas e polvere e ha causato discrepanze di densità tra le diverse regioni. Questo accumulo ha potenziato il potere gravitazionale fino a diventare abbastanza grande da formare Giove. 11

Figura 7. Un modello dell'interno di Giove, composto da un nucleo roccioso e uno strato di idrogeno metallico liquido. Credito immagine: Kelvinsong CC BY-SA 3.0 https://en.wikipedia.org/wiki/Jupiter#/media/File:Jupiter_diagram.svg

La missione di Giunone su Giove

L'obiettivo principale di Giunone è comprendere l'origine e l'evoluzione di Giove. Il suo obiettivo della missione è esplorare la sua atmosfera per misurare la composizione, la temperatura, i movimenti delle nuvole e scoprire quale percentuale dell'atmosfera di Giove è acqua, il che darebbe ulteriori prove verso quale teoria della formazione dei pianeti è corretta. Giunone mapperà anche i campi magnetici e gravitazionali di Giove, studierà il suo interno per determinare se c'è un nucleo, così come la sua magnetosfera vicino ai poli nord e sud. 18

Figura 8. La navicella spaziale Juno e i suoi strumenti scientifici. Credito immagine: NASA/JPL https://www.nasa.gov/mission_pages/juno/spacecraft/index.html

Juno è stato lanciato il 5 agosto 2011, da Cape Canaveral, in Florida. 19 Ma l'astronave ha fatto circolare il nostro sistema solare per cinque anni per controlli regolari e test sulle sue apparecchiature prima di tornare sulla Terra per una spinta. 20 Quando due oggetti nello spazio volano l'uno vicino all'altro, ciascuno di essi avverte un'attrazione gravitazionale, ma l'oggetto più piccolo sentirà una spinta maggiore. Quando Giunone raggiunse la Terra, una tecnica chiamata assistenza gravitazionale, Giunone prese una piccola quantità di quantità di moto dei pianeti per orbitare attorno al Sole e la usò per raggiungere Giove. Questo sorvolo è stato essenziale per il successo della missione poiché durante il momento del lancio non c'era un razzo abbastanza potente da inviare un veicolo spaziale direttamente su Giove. 21

Giunone è arrivata nell'orbita di Giove il 4 luglio 2016. Per entrare nell'orbita di Giove, Giunone aveva bisogno di completare l'inserimento nell'orbita di Giove, dove ha acceso i suoi motori esattamente nel momento e nella direzione giusti per la giusta quantità di tempo interamente da solo per entrare in sicurezza in orbita. Giunone si basa sull'energia solare, quindi deve rimanere esposta alla luce solare nell'orbita di Giove, un'area chiamata orbita polare. Questa orbita porterà Giunone sui poli di Giove, in direzione nord-sud. Giunone impiega 11 giorni per completare una rivoluzione attorno a Giove, quindi è stato progettato un percorso per Giunone per coprire l'intera superficie di Giove al termine della missione. 22

Nell'undicesima orbita di Giunone intorno a Giove, è stato scoperto che le zone rotanti e le fasce osservate nell'atmosfera possono raggiungere fino a

1.900 miglia (3.000 chilometri). L'idrogeno è quindi abbastanza conduttivo da essere trascinato in una rotazione quasi uniforme dal campo magnetico immensamente potente. Questi dati contenevano anche informazioni sulla struttura interna di Giove e sulla sua composizione. Regioni di

Figura 9. Un'idea artistica della distribuzione dei fulmini nell'emisfero settentrionale di Giove, utilizzando un'immagine JunoCam. Credito immagine: NASA/JPL-Caltech/SwRI/JunoCam https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7151

sorprendenti intensità del campo magnetico sono state scoperte su Giove, con l'emisfero settentrionale che ha campi magnetici più complessi rispetto all'emisfero meridionale. Circa a metà tra l'equatore e il polo nord c'è un'area di campo magnetico intenso e positivo, ma è delimitata da aree negative e meno intense. Il campo magnetico è diverso nell'emisfero australe, poiché è costantemente negativo con l'aumentare dell'intensità. 23

Sulla dodicesima orbita di Giunone, le sue scoperte sono state inviate alla NASA per rivelare le origini del misterioso fulmine di Giove (Figura) e aiutare a migliorare la nostra comprensione della composizione termica di Giove. Utilizzando il Microwave Radiometer Instrument (MWR), Juno ha rilevato 377 scariche di fulmini dalle sue prime otto orbite. Queste scoperte hanno mostrato che la distribuzione dei fulmini è stata trovata su entrambi i poli, ma la maggior parte dell'attività era al polo nord. Gli scienziati ritengono che ciò sia dovuto al fatto che il calore è generato dalla luce solare che riscalda l'equatore e crea stabilità nell'atmosfera superiore poiché impedisce all'aria calda di fuoriuscire. Ma i poli non hanno questa stabilità, e questo permette ai gas caldi dall'interno di salire, guidando la convezione e creando così un fulmine. Il 13° pass per le scienze di Juno sarà completato il 16 luglio 2018. 24

Giunone deve ancora giungere a un consenso generale su ciò di cui è fatto il nucleo di Giove, sebbene sia ancora uno dei motivi principali di questa missione. Con la missione di Giunone estesa fino al 2021, si spera che verrà scoperta la risposta a ciò di cui è composto il nucleo di Giove. 25

Conclusione

Poiché Giove è stato il primo pianeta formato nel nostro sistema solare, il pianeta potrebbe contenere molte risposte ai misteri di ciò di cui sono composti il ​​nostro sistema solare e i suoi pianeti. Con molti elementi relativi a Giove che rimangono sconosciuti, ci sono sforzi in corso per cercare spiegazioni. Quando si cerca di capire da cosa potrebbe essere composto il nucleo di Giove, è importante guardare come si forma un gigante gassoso. Informazioni come dove potrebbe essersi formato originariamente Giove, la sua composizione atmosferica e centrale, elementi come l'idrogeno metallico e la magnetosfera di Giove e la moltitudine di possibili teorie possono aiutare a contribuire all'interno di Giove. Con la missione in corso di Juno in orbita attorno a Giove fino al 2021, possiamo potenzialmente scoprire cosa contiene l'interno di Giove e finalmente avere una risposta per uno dei più grandi misteri del nostro sistema solare.


Come il Big Eye Telescope di Palomar ha cambiato per sempre l'astronomia

Telescopio Hale da 200 pollici all'Osservatorio di Palomar mostrato di notte Costruito nel 1948 e intitolato a George Ellery. [+] Hale (1868-1938) Per gentile concessione di Mount Wilson e Palomar Observatories. (Foto di: Photo12/Universal Images Group tramite Getty Images)

Gruppo di immagini universali tramite Getty Images

Per coloro che non hanno familiarità con il modo in cui il Big Eye Telescope da 200 pollici di George Ellery Hale all'osservatorio di Palomar ha cambiato per sempre l'astronomia, il recente libro di Linda Schweizer sarà una rivelazione.

I progetti di Hale dell'inizio del XX secolo per un osservatorio in cima a una montagna nelle catene montuose della penisola della California meridionale si erano trasformati nel 1948 in uno dei più grandi strumenti scientifici del mondo. E l'osservatorio rimane un cavallo di battaglia astronomico anche oggi.

“La fusione dello specchio Pyrex da 200 pollici di diametro del Big Eye, la costruzione della sua massiccia cupola e del suo supporto a ferro di cavallo e le sue prime immagini dell'universo hanno generato tanta eccitazione pubblica quanto le missioni lunari Apollo e il telescopio spaziale Hubble decenni dopo ", scrive Schweizer in "Odissea cosmica: come gli intrepidi astronomi dell'Osservatorio di Palomar hanno cambiato la nostra visione dell'universo".

Costruito con fondi forniti dalla Fondazione Rockefeller e dedicato come Hale Telescope da 200 pollici il 3 giugno 1948, osserva che il suo grande occhio "incontrò quasar e buchi neri supermassicci, comprese la chimica che trasforma la polvere di stelle in vita". E tutto era dovuto alla lungimiranza di Hale, un giovane astrofisico molto ambizioso di Chicago.

Quando ha progettato Palomar, Hale aveva già "ideato la progettazione e la costruzione di quattro telescopi consecutivi più grandi del mondo, tutti dedicati tra il 1897 e il 1948", scrive Schweizer. Ma il progetto Palomar impiegò tre volte più tempo per essere completato rispetto a quanto inizialmente previsto e soffrendo di un completo esaurimento mentale, nel 1936 Hale si ammalò troppo per guidare il progetto. Morì due anni dopo, un intero decennio prima della dedicazione del telescopio Hale.

In dodici succinti capitoli, Schweizer offre un riassunto molto leggibile e comprensibile dei nostri progressi astronomici negli ultimi 75 anni, visti principalmente attraverso la lente di questo unico osservatorio ottico. Non è un compito facile offrire un'indagine così storica al grande pubblico, ma Schweizer lo fa con disinvoltura.

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Come osserva Schweizer, il telescopio Schmidt da 48 pollici dell'osservatorio ha trascorso i suoi primi sette anni a fotografare 900 campi quadrati rilevando "centinaia di milioni di oggetti mai visti prima, come stelle e galassie singole e raggruppate, nebulose, comete e asteroidi, ” mappando tre quarti dell'intero cielo. Questo tipo di tecnica di rilevamento ha spianato la strada al telescopio Hale per affinare questi oggetti e fare alcune delle scoperte più significative del XX secolo.

È ovvio che Schweizer ha un dottorato di ricerca. in astronomia perché sembra completamente a suo agio nel descrivere le teorie che documenta in questo avvincente volume.

Ecco alcune delle scoperte più significative di Palomar.

—- Il cosmo si sta espandendo lontano da noi in tutte le direzioni.

L'astronomo Edwin Hubble di solito ottiene il merito di confermare che il nostro cosmo si sta effettivamente espandendo. Ha dimostrato che esiste una relazione diretta tra le velocità recessive delle galassie lontane e le loro distanze dalla Terra.

Ma alla fine degli anni '50, Allan Sandage, uno dei protetti di Hubble, usò le osservazioni con il telescopio Palomar Hale per notare che l'universo si sta espandendo lontano da noi in modo isotropo, o ugualmente in tutte le direzioni, il che ha posto le basi per la cosmologia contemporanea.

—- Conferma della nucleosintesi stellare (generazione di elementi attraverso processi nucleari).

Elementi come il carbonio, l'azoto, l'ossigeno, il silicio, fino al ferro compreso, vengono creati durante la breve vita di stelle massicce, osserva l'autrice che scrive che è fondamentale per l'arricchimento del mezzo interstellare e la formazione di stelle di seconda e terza generazione come il nostro sole. Alla fine degli anni '50, le osservazioni a Palomar stavano rivoluzionando la nostra comprensione di come si formano gli elementi pesanti. In un 1957 Recensioni di Fisica Moderna articolo, "Sintesi degli elementi nelle stelle", gli autori hanno proposto una teoria radicale della nucleosintesi all'interno di interni stellari densi e caldi.

—- La scoperta che la nostra galassia, la Via Lattea, si è formata da una nube protogalattica in collasso di polvere e gas.

Sandage, insieme agli astronomi Olin Eggen e Donald Lynden-Bell, ha utilizzato i dati presi dalle osservazioni di Palomar nel loro articolo classico che ha descritto per la prima volta come un'antica nube di gas è collassata nella nostra attuale Via Lattea. Gli autori hanno descritto come una nuvola di circa dieci volte il diametro della nostra galassia attuale sia collassata circa 10 miliardi di anni fa, o 3,7 miliardi di anni dopo il Big Bang, per formarsi in un collasso monolitico. Il documento del 1962, pubblicato in Il Giornale Astrofisico, ha aperto la porta a decenni di modelli galattici che descrivono processi simili in tutto il cosmo.

—- Un nuovo metodo per cercare le supernove.

L'astronomo svizzero americano Fritz Zwicky ha trascorso migliaia di notti a ottenere immagini del cielo profondo con la fotocamera Schmidt da 18 pollici dell'osservatorio, il primo telescopio funzionante a Palomar.

Il suo lavoro era alla ricerca di supernovae che all'epoca erano molto poco comprese, tuttavia, Schweizer scrive che si concentrò sulla ricerca di stelle esplosive al di fuori della nostra galassia concentrandosi su ammassi di galassie, anziché su una singola galassia.

Zwicky ha sovrapposto le esposizioni fotografiche della notte attuale all'immagine della notte precedente della stessa parte del cielo. Schweizer osserva che i sondaggi che utilizzavano tale metodologia erano del tutto nuovi all'epoca. Ma l'autore scrive che "ha inaugurato una tradizione di osservazione periodica del cielo alla ricerca di supernovae con fotocamere Schmidt che continua fino ad oggi".

L'edizione con copertina rigida di "Cosmic Odyssey" offre barre laterali esplicative e foto storiche vintage di alta qualità in bianco e nero e a colori degli astronomi dell'osservatorio e dei telescopi dell'osservatorio. E l'autore fa anche un ottimo lavoro nel fare riferimento ad analisi e osservazioni esterne che hanno aumentato le osservazioni iniziali di Palomar.

Tuttavia, ci sono un paio di avvertimenti. Non aspettarti uno stile narrativo nella vena della saggistica creativa. Il libro è pieno di prosa concreta, da operaio e per sua stessa natura copre così tanto materiale in una forma così condensata che i lettori abituati a narrazioni più piacevoli e approfondite potrebbero trovarlo frustrante.

Tuttavia, come riferimento aggiornato per i numerosi contributi di questo storico osservatorio, "Cosmic Odyssey" è inestimabile.


Giove è più umido di quanto pensassimo, il che aiuta a spiegare come si è formato

Giove contiene più acqua di quanto si pensasse in precedenza, secondo i dati della sonda spaziale Juno della NASA, che potrebbero aiutarci a capire come si è formato il pianeta in primo luogo.

Da tempo siamo confusi sull'acqua di Giove. Nel 1996, la sonda Galileo della NASA ha scoperto che i livelli dell'acqua del pianeta, e quindi i livelli di ossigeno, erano molto più bassi del previsto, contraddicendo le teorie su come si è formato il sistema solare.

Pensiamo che il sistema solare sia stato creato quando una gigantesca palla di gas è collassata, formando l'&hellip

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Giunone risponderà a una domanda importante su come si è formato Giove

In che modo gli astronomi hanno concluso che Giove è stato il primo pianeta formato nel nostro sistema solare? originariamente apparso su Quora: la rete di condivisione della conoscenza in cui le domande convincenti ricevono risposta da persone con intuizioni uniche.

Risposta di Robert Frost, istruttore e controllore di volo della NASA, su Quora:

Come si sia formato Giove è ancora un po' un mistero. Speriamo che le osservazioni di Giunone aiutino a perfezionare i modelli dicendoci di più su ciò che è al centro o al centro di Giove.

I modelli standard di formazione planetaria hanno ruotato (scusate il gioco di parole) intorno all'accrescimento. Tuttavia, le osservazioni di altri sistemi solari hanno sollevato alcune domande sul fatto che l'accrescimento possa essere l'unico responsabile.

Un gigante gassoso, come Giove, deve aspirare molto gas dal disco protoplanetario. I modelli ci dicono che i pianeti rocciosi tendono a formarsi nella parte interna di un sistema solare e i giganti gassosi tendono a formarsi nella parte esterna di un sistema stellare perché il vento solare spinge gradualmente la maggior parte del gas verso l'esterno, quindi nel momento in cui il i nuclei del pianeta hanno accumulato massa sufficiente per catturare il gas gravitazionalmente, il gas si è spostato verso l'esterno.

È qui che entra in gioco il problema. Tutto sembrava ragionevole fino a quando le osservazioni di altri sistemi non hanno rivelato che il disco protoplanetario ha una vita breve. Affinché Giove diventasse così grande, avrebbe dovuto formarsi molto rapidamente, per catturare il gas prima che scomparisse.

Ciò ha introdotto nuovi modelli chiamati formazione di instabilità del disco. Questo metodo alternativo avrebbe permesso a Giove di formarsi più velocemente di quanto l'accrescimento avrebbe formato gli altri pianeti. Quindi, se fosse vero, tecnicamente potremmo dire che Giove si è formato per primo. Ma questi modelli sono ancora piuttosto speculativi. Se Giunone rivela che Giove ha un grande nucleo roccioso, allora Giove dovrebbe essersi formato in concomitanza con gli altri pianeti. Se rivela l'assenza di un grande nucleo roccioso, viene dato più credito all'esistenza di processi alternativi come l'instabilità del disco.

I modelli di accrescimento del nucleo indicano che ci vorrebbero tra 500.000 e 10.000.000 di anni per formare Giove. I modelli di instabilità del disco dicono che potrebbe essere fatto in 100-1000 anni.

Questa domanda originariamente apparso su Quora. Fai una domanda, ottieni un'ottima risposta. Impara dagli esperti e accedi alle conoscenze privilegiate. Puoi seguire Quora su Twitter, Facebook e Google+. Più domande:


Giove potrebbe essere da ringraziare per la vita sulla Terra

Man mano che gli astronomi hanno acquisito la capacità di osservare pianeti extrasolari lontani, hanno iniziato a rendersi conto che il nostro sistema solare è più unico di quanto avrebbero potuto immaginare.

Secondo Gregory Laughlin, professore e cattedra di astronomia e astrofisica presso l'UC Santa Cruz, "Il nostro sistema solare sembra sempre più strano".

Per prima cosa, la maggior parte dei sistemi ha pianeti più grandi che orbitano più vicini alle loro stelle centrali. Nel nostro sistema solare, alcuni dei nostri pianeti più piccoli (Terra inclusa) sono più vicini al sole, mentre giganti come Saturno e Giove sono più lontani.

Laughlin e Konstantin Batygin del California Institute of Technology hanno elaborato una teoria per questa apparente aberrazione. In un articolo pubblicato lunedì negli Atti della National Academy of Sciences, concludono che Giove è da biasimare - e da ringraziare.

I due scienziati usano nuovi calcoli e simulazioni per proporre che l'universo primordiale fosse in realtà popolato da un certo numero di super-Terre - pianeti più grandi della Terra ma più piccoli di Nettuno - ma grazie all'influenza gravitazionale di Giove che agiva su quei pianeti, furono rotti sollevata e scagliata nel sole miliardi di anni fa.

Il loro modello si basa su qualcosa chiamato scenario Grand Tack, che è stato posato per la prima volta nel 2001 da un gruppo della Queen Mary University di Londra e successivamente rivisitato nel 2011 da un team dell'Osservatorio di Nizza. Nei primi anni del sistema solare, lo scenario proposto, quando i corpi planetari erano ancora immersi in un disco di gas e polvere attorno a un giovane sole, il sole attirava a sé il gas del disco, attirando anche Giove, come se un nastro trasportatore gigante. A causa delle enormi dimensioni e dell'influenza gravitazionale di Giove, ha spazzato via tutti i pianeti più piccoli di fronte a lui nel sole, dove sono stati demoliti, solo per essere sostituiti in seguito dai pianeti che conosciamo e amiamo - e su cui viviamo - oggi.

Batygin ha detto che circa il 10% del materiale spinto da Giove è sopravvissuto e alla fine è diventato la massa che ha formato Mercurio, Venere, Terra e Marte decine di milioni di anni dopo la nascita del sole. A quel punto, gran parte dell'idrogeno e dell'elio nel disco sarebbero scomparsi da tempo, spiegando in parte perché la Terra non ha un'atmosfera di idrogeno e quindi è così ospitale.

Se la Terra si fosse formata intorno al periodo di questa prima generazione di pianeti, Batygin ha detto che sarebbe stata probabilmente molto più gassosa e forse avrebbe finito per essere molto più inospitale per la vita, sulla falsariga di Venere.

"Ma Giove ha cancellato la lavagna e ha distrutto la prima generazione di corpi planetari", ha detto Batygin a CBS News. "Ha in qualche modo posto le basi per la formazione di una seconda generazione di pianeti, che si sarebbe formata dopo la scomparsa dei gas. Siamo in grado di sfruttare un'atmosfera eccezionalmente sottile e favorevole, dove puoi vedere per miglia e miglia. Che è una cosa rara galatticamente parlando."

"Tutto ciò si adatta perfettamente ad altri recenti sviluppi nella comprensione di come si è evoluto il sistema solare, mentre colma alcune lacune".

Anders Johansen, un docente senior presso l'Osservatorio di Lund in Svezia che non ha preso parte allo studio, ha affermato che i risultati hanno dimostrato che il sistema solare avrebbe potuto sembrare molto diverso da oggi, ma non arriva al punto di dimostrare la teoria.

"Trovo che lo studio sia interessante perché evidenzia che il sistema solare potrebbe aver ospitato una o più super-Terre che sono migrate nel sole dopo la migrazione verso l'interno di Giove", ha detto via e-mail. "Tuttavia, gli autori non mostrano che ciò sia effettivamente accaduto nel nostro sistema solare".

Rimane una domanda persistente: perché Giove non ha seguito lo stesso percorso di quegli altri pianeti?

Batygin ha detto che Giove è sopravvissuto grazie in parte alla sua vicinanza a Saturno. Una volta che i due enormi pianeti si sono avvicinati abbastanza, si sono bloccati in un tipo speciale di relazione chiamata risonanza orbitale che ha salvato Giove dalla distruzione.

"Giove avrebbe continuato su quella cintura, finendo per essere scaricato sul sole, se non fosse stato per il suo compagno, Saturno", ha detto Batygin, aggiungendo che entrambi i pianeti sono stati infine inviati verso l'esterno nel sistema solare.


È stato proposto che i giganti gassosi che orbitano attorno ai giganti rossi a distanze simili a quella di Giove potrebbero essere Giove caldi a causa dell'intensa irradiazione che riceverebbero dalle loro stelle. È molto probabile che nel Sistema Solare Giove diventi un Giove caldo dopo la trasformazione del Sole in una gigante rossa. La recente scoperta di giganti gassosi a densità particolarmente bassa in orbita attorno a stelle giganti rosse supporta questa teoria.

I Giove caldi orbitanti attorno alle giganti rosse differirebbero da quelli orbitanti intorno alle stelle della sequenza principale in molti modi, in particolare la possibilità di accumulare materiale dai venti stellari delle loro stelle e, assumendo una rotazione veloce (non legata alle loro stelle), un calore distribuito molto più uniformemente con molti getti a fascia stretta. Their detection using the transit method would be much more difficult due to their tiny size compared to the stars they orbit, as well as the long time needed (months or even years) for one to transit their star as well as to be occulted by it.


Jupiter assembling: planet 96 light years away hints at how gas giants form

Astronomers have taken a photograph of a young planet beyond the solar system that may reveal clues as to how planets such as Jupiter are formed and influence their planetary siblings, a study released on Thursday shows.

Scientists used the newly commissioned Gemini Planet Imager, which is mounted on top of a telescope in Chile, to find the planet, known as 51 Eridani b. It circles a very young sun-like star that is located about 96 light years from Earth.

The planet – about double the size of Jupiter, Earth’s largest companion in our solar system – is positioned a bit farther away from its parent star than Saturn orbits the sun. 51 Eridani b is one of the smallest planets beyond the solar system to be directly imaged.

Image of 51 Eri b taken with the Gemini Planet Imager in December 2014. Photograph: J Rameau and C Marois /Gemini Observatory

Still radiating heat from its formation less than 20m years ago, or about 40m years after dinosaurs became extinct, 51 Eridani b is glowing in infrared light, which is how the telescope saw it.

“51 Eri b provides an opportunity to study in detail a planet that is still influenced by its formation initial conditions,” Stanford University astronomer Bruce Macintosh and colleagues wrote in this week’s issue of the journal Science.

Follow-up analysis revealed that the planet’s atmosphere, like Jupiter’s, is dominated by methane. The discovery provides an important clue for scientists trying to figure out how gas-giant planets form and evolve.

Simulated fly-by of the 51 Eridani star and planet system. Link to video

“51 Eri b is the first young planet that probably looks like Jupiter did billions of years ago, making it currently our most important cornerpiece of the planet-formation jigsaw puzzle,” University of Arizona planetary scientist Travis Barman said in a statement.

Astronomers have only been able to directly see a handful of planets beyond the solar system and nearly all of those have been five to 13 times as massive as Jupiter.

Other telescopes, like Nasa’s Kepler observatory, look for planets indirectly. Kepler, for example, looked for slight dips in the amount of light coming from target stars, a possible clue that an orbiting planet was crossing the face of its parent star.

Another method is to look for wobbles in starlight that may be caused by the slight gravitational tugs of circling planets.


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