Юпитер, самая крупная планета Солнечной системы, в молодости выглядел совершенно иначе. Согласно расчетам астрономов, примерно через 3,8 миллиона лет после появления первых твердых тел в нашей системе газовый гигант имел радиус вдвое больше современного. Его объем тогда равнялся более чем 2000 планетам Земля.
Планетолог Константин Батыгин (Калтех) и физик Фред Адамс (Мичиганский университет) пришли к этим выводам, исследуя орбиты Амальтеи и Фивы — двух малых спутников Юпитера, находящихся ближе к планете, чем даже Ио. Их орбитальные наклоны, хоть и невелики, стали ключом к вычислениям. Ученые проанализировали, как они могли измениться под действием массивной атмосферы древнего Юпитера, и определили, что в ранний период его радиус составлял примерно 1,7–2 текущих.
Расчеты также показали, что магнитное поле Юпитера на этом этапе превосходило нынешнее в 50 раз. Для сравнения: и без того сильное магнитное поле Юпитера сегодня в несколько десятков раз мощнее земного. В былые времена оно могло простираться далеко за пределы орбиты Ио.
Исследование основано не на гипотетических моделях, а на анализе измеряемых величин — углового момента планеты и параметров движения ее спутников. Такой подход позволяет избежать ряда допущений, характерных для традиционных теорий формирования гигантов, где многое зависит от предполагаемой плотности газа, скорости аккреции или размера твердого ядра.
Полученные результаты укладываются в сценарий аккреции ядра — механизма, по которому формируются газовые гиганты и за пределами нашей системы. Новые данные уточняют условия, при которых происходил переход от хаотичного газо-пылевого облака к упорядоченной системе планет и спутников.
Хотя отдельные детали происхождения Юпитера пока остаются за завесой времени, исследование Батыгина и Адамса вносит конкретику в понимание одного из ключевых этапов истории Солнечной системы.