Bár sokáig úgy vélték, hogy a gázóriások szívében élesen elkülönülő, szilárd kőzetmag található, amit vastag hidrogén- és héliumrétegek vesznek körül, a NASA Juno űrszondájának 2016 óta tartó mérései egészen más képet festettek. A megfigyelések szerint a Jupiter belsejében úgynevezett „híg mag” található, amely nem rendelkezik határozott határvonallal, hanem fokozatosan megy át a hidrogénben gazdag rétegekbe, létrehozva egy sima átmeneti zónát.

Ez a felfedezés nemcsak meglepte a kutatókat, hanem újabb kérdéseket is felvetett, különösen akkor, amikor kiderült: a Szaturnusz belső szerkezete is hasonló. A korábbi magyarázatok közül az egyik legnépszerűbb az volt, hogy a Jupiter fiatal korában egy hatalmas, talán a maganyagának felét tartalmazó égitest csapódott bele, és az ütközés ereje annyira összekeverte a bolygó központi régióját, hogy a sűrű kőzet- és jéganyag elvegyült a könnyebb hidrogénnel és héliummal.

A Durham Egyetem kutatói azonban úgy döntöttek, hogy ezt az úgynevezett óriásütközés-elméletet szigorú vizsgálatnak vetik alá. A NASA, a SETI Intézet és az Oslói Egyetem szakembereivel együttműködve a DiRAC COSMA szuperszámítógépen futtattak le nagy felbontású, korszerű szoftverrel készített szimulációkat, amelyek különböző, köztük rendkívül heves ütközési forgatókönyveket modelleztek. A cél az volt, hogy minél pontosabban megértsék, miként keverednek az anyagok egy ilyen kataklizma során.

Meglepőek voltak az eredmények

Az eredmények azonban meglepőek voltak, és teljesen más irányba terelték a kutatást. A számítógépes modellek egyike sem hozott létre olyan stabil híg magot, mint amilyet a Juno mérései mutattak. Éppen ellenkezőleg: az ütközés után a sűrű, kőzetből álló anyag gyorsan visszasüllyedt volna, éles határt képezve a mag és a külső hidrogénrétegek között – vagyis pontosan az ellenkezőjét annak, amit a valóságban látunk.

A kutatásról beszámoló Universe Today cikke szerint a tanulmány, amely a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society folyóiratban jelent meg, arra utal, hogy a Jupiter híg magja sokkal lassabb, fokozatos folyamat eredményeként alakult ki. A bolygó fejlődése során milliárd éveken át egyszerre nyelt el nehéz és könnyű anyagokat, így a mag és a külső rétegek közötti átmenet természetes módon vált elmosódottá.

A kutatás egyik résztvevője, az Oslói Egyetemről származó Dr. Luis Teodoro hangsúlyozta: „A Szaturnusz hasonló szerkezete erősíti azt a felvetést, hogy a híg magok nem ritka, rendkívül nagy energiájú ütközések eredményei, hanem a bolygónövekedés és -fejlődés hosszú folyamatában alakulnak ki.”

A következtetések messze túlmutatnak a Naprendszeren. Mivel a csillagászok számos Jupiter- és Szaturnusz-méretű exobolygót fedeztek fel más csillagok körül, a fokozatos kialakulás elmélete azt sugallja, hogy ezeknek a távoli világoknak is lehet hasonlóan összetett belső szerkezetük. A kutatás egyértelművé teszi: bár az óriásütközések fontos szerepet játszottak a bolygók formálódásában, nem magyaráznak meg minden megfigyelt jelenséget. A Jupiter magjának rejtélye pedig emlékeztet arra, hogy az univerzum még mindig számtalan meglepetést tartogat.