Egy új kutatás szerint a Jupiter bizonyos holdjai erős gravitációs kölcsönhatásban állnak egymással, ami meghatározó árapály hatást okozhat felszín alatti tengereikben – olvasható a Space.comon. A kutatók úgy vélik, hogy a folyamat több belső hőt is előidézhet az objektumokon a Jupiter tömegvonzásánál. Hamish Hay, az Arizonai Egyetem Hold- és Bolygótudományi Laboratóriumának munkatársa, a tanulmány vezető szerzője meglepőnek találja felfedezésüket tekintve, hogy

a Jupiter a rendszer legnagyobb tömege, így árapályi erői jóval jelentősebbek a holdak egymás közötti hatásainál.

A kutatócsoport a bolygó négy legnagyobb kísérőjét, a Galilei-holdak gravitációs interakcióit vizsgálta: nevezetesen az Iot, az Europat, a Callistot és a Ganymedest. (Utóbbi három jeges felszíne alatt vízóceán, míg a vulkanikus Io mélyén egy magmaóceán rejtőzhet.) Hay és kollégái megállapították, hogy a szóban forgó holdak árapály rezonanciájuk miatt erőteljes hatást fejtenek ki egymásra. Az egészet legegyszerűbben úgy írhatjuk le, mint a hintázást, amikor is egy nagyobb kezdeti lökés után egészen apró kis lökésekkel is mozgásban tartható a hinta. A holdak közti árapály rezonancia nélkül, csak a Jupiter hatására, a holdak kőzeteiben érvényesülne árapály, a felszín alatti óceánjaikban viszont nem.

A kapott eredmények alapján a Jupiter akkor idézhetne elő árapályhullámot az Europa jégkéreg alatti óceánjában, ha annak mélysége maximum kétszáz méter lenne. Ezzel szemben az Io még egy nyolcvan kilométer mély tengert is befolyásolhatna az Europán. Egyelőre kérdéses, hogy pontosan milyen mély is lehet ez az óceán, a szakértők ugyanakkor azt remélik, idővel életjelekre bukkannak a vízben. Érdekességképp az árapályhullám révén a jégkéreg aljával súrlódó óceán hőt is termel, ami segítheti az élet jelenlétét. Bár jelenleg csak a felszín alatti tengerek vízszintes elmozdulásait számolták, a víz függőlegesen is kileng,

ha pedig a gyakorlatban is bebizonyosodik, hogy legalább száz kilométer mély, akkor könnyűszerrel elmozdíthatja a felette lévő jégkérget.

Ennek az elmozdulásnak a mértékéből - ha egyszer sikerül megfigyelni - a kutatók megállapíthatják, hogy milyen mélyek is valójában ezek az óceánok.

Hogyan születtek a Jupiter holdjai?

A fenti kérdésre kereste a választ még 2020 tavaszán a Caltech és az Université Côte d’Azur két kutatója, saját maguk megsegítésére pedig megalkottak egy teljesen új modellt, majd eredményeiket közzétették az Astrophysical Journal szaklapban. A talán leghíresebb elmélet szerint a négy nagy hold össztömege a Jupiter körüli planetáris korong teljes szilárd anyagainak összessége, a mennyiség a Jupiter tömegének ötvened része lehetett, míg az objektum belsejét rendkívüli forróság uralta, valamint gyorsan alakultak ki a holdak. Az évek során aztán az eredeti elgondolás különböző kiegészítéseket kapott, míg végül meghatározták, hogy a négy Galilei-hold nagyjából ezer kilométer átmérőjű holdcsírából alakult ki, mégpedig a befelé vándorló tömegek hozzájuk csapódásával. Sokan azonban hibásnak gondolták a korai következtetéseket, és mindenképp indokoltnak tartották egy új modell elkészítését. Ez készült most el, új analitikai számításokkal és nagyszabású számítógépes modellezés keretében.

Eszerint a Naprendszer első pár millió évében a protoplanetáris korongból elsőként megszületett a Jupiter, majd hamarosan kialakult körülötte a saját porából és gázából álló korong.

A Jupiter korongjának kialakulása a bolygó sarkai felé, a Nap körüli korongból szivárgó anyag miatt valósulhatott meg, azonban ez a gravitációs hatások miatt a Jupiter egyenlítői régiója körüli pályára került.

De vajon fel tud halmozódni elegendő anyag új holdak formálódásához?

Az új modellben a Jupiter-körüli korongban fellelhető por és gáz kölcsönhatását is kiszámították: a Jupiter egyfelől vonzza a porszemcséket, másrészt (kifelé) magával ragadja a Jupiter-körüli korong gáza, majd ezek a hatások adott méretű porszemcsék esetében kioltják egymást. Így a korong lényegében egy csapdához hasonlít. Konstantin Batygin, a szerzők egyike szerint leegyszerűsítve a dolgot,

ami lejtőn lefelé gurulva megtörténhet egy sörösüveggel, az a Jupiter körüli korongban bizonyos méretű porszemcsékkel is.

Számításaik során arra jutottak, hogy az említett két, egymás ellen ható erőnek köszönhetően a Jupiter-korongon megnőtt a jeges, 0,1-10 milliméter nagyságú porszemcsekoncentráció. A keletkezett porgyűrű pedig idővel olyan masszív lett, hogy saját tömege alatt összeroskadt, majd ezt követően több ezer, legalább száz kilométeres csomó keringett tovább. Ezek a jeges kisbolygóra hasonlító holdkezdemények alig néhány évezred alatt egymásba olvadtak, és szépen sorjában megjelentek a Jupiter nagy holdjai. Az első volt az Io, melynek gravitációja rögtön születése után zavart keltett a Jupiter-korongban, és emiatt lassan a jelenleg is ismert helyére vándorolt. A többi hold kialakulása hasonlóan történt, keringésük viszont különböző:

amíg az Io négyszer kerüli meg a Jupitert, addig az Europa kétszer, a Ganymedes egyszer.

A legkülső Galilei-hold, a Callisto kialakulására elfogytak a gázok a korongból a Nap sugárzásának köszönhetően, ezért az utolsó hold már egyrészt jóval lassabban alakult ki (millió éves nagyságrendekről beszélhetünk), illetve már képtelen volt rezonanciához megfelelő helyre vándorolni. Tény és való, az új modellnek is lehetnek vitatott pontjai, ugyanakkor több ponton hasonlít ahhoz az elmélethez, amellyel a csillagászok a szuperföldek keletkezését és rendszerük belső régiójába vándorlását leírják.

(Fotó: Pixabay)