De gasreuzen zijn altijd een mysterie voor ons geweest. Door hun dichte en wervelende wolken, het is onmogelijk om er goed in te kijken en hun ware structuur te bepalen. Gezien hun afstand tot de aarde, het is tijdrovend en duur om ruimtevaartuigen naar hen te sturen, het maken van onderzoeksmissies weinig en ver tussen. En vanwege hun intense straling en sterke zwaartekracht, elke missie die ze probeert te bestuderen, moet dit zorgvuldig doen.

En toch, wetenschappers zijn er al tientallen jaren van overtuigd dat deze enorme gasreus een vaste kern heeft. Dit komt overeen met onze huidige theorieën over hoe het zonnestelsel en zijn planeten zich hebben gevormd en naar hun huidige posities zijn gemigreerd. Terwijl de buitenste lagen van Jupiter voornamelijk bestaan ​​uit waterstof en helium, toename van druk en dichtheid suggereren dat dichter bij de kern, dingen worden vast.

Structuur en samenstelling:

Jupiter bestaat voornamelijk uit gasvormige en vloeibare materie, met dichtere materie eronder. De bovenste atmosfeer bestaat uit ongeveer 88-92% waterstof en 8-12% helium per volumeprocent gasmoleculen, en ca. 75% waterstof en 24% helium per massa, waarbij de resterende één procent uit andere elementen bestaat.

De atmosfeer bevat sporen van methaan, waterdamp, ammoniak, en op silicium gebaseerde verbindingen, evenals sporen van benzeen en andere koolwaterstoffen. Er zijn ook sporen van koolstof, ethaan, waterstofsulfide, neon, zuurstof, fosfine, en zwavel. Kristallen van bevroren ammoniak zijn ook waargenomen in de buitenste laag van de atmosfeer.

Het interieur bevat dichtere materialen, zodat de verdeling ruwweg 71% waterstof is, 24% helium en 5% andere elementen in massa. Er wordt aangenomen dat de kern van Jupiter een dichte mix van elementen is - een omringende laag vloeibare metallische waterstof met wat helium, en een buitenlaag die voornamelijk uit moleculaire waterstof bestaat. De kern is ook beschreven als rotsachtig, maar ook dit blijft onbekend.

In 1997, het bestaan ​​van de kern werd gesuggereerd door zwaartekrachtmetingen, wat een massa aangeeft van 12 tot 45 keer de massa van de aarde, of ongeveer 4% -14% van de totale massa van Jupiter. De aanwezigheid van een kern wordt ook ondersteund door modellen van planetaire vorming die aangeven hoe een rotsachtige of ijzige kern op een bepaald moment in de geschiedenis van de planeet nodig zou zijn geweest om al zijn waterstof en helium uit de protosolaire nevel te verzamelen.

Echter, het is mogelijk dat deze kern sindsdien is gekrompen als gevolg van convectiestromen van hete, vloeistof, metallische waterstof mengen met de gesmolten kern. Deze kern kan nu zelfs afwezig zijn, maar een gedetailleerde analyse is nodig voordat dit kan worden bevestigd. De Juno-missie, die in augustus 2011 gelanceerd werd (zie hieronder), zal naar verwachting enig inzicht geven in deze vragen, en daarmee vooruitgang te boeken op het probleem van de kern.

Vorming en migratie:

Onze huidige theorieën over de vorming van het zonnestelsel beweren dat de planeten ongeveer 4,5 miljard jaar geleden zijn gevormd uit een zonnenevel (d.w.z. de nevelhypothese). In overeenstemming met deze theorie, Er wordt aangenomen dat Jupiter is gevormd als gevolg van de zwaartekracht die wervelende wolken van gas en stof samentrekt.

Jupiter verwierf het grootste deel van zijn massa uit materiaal dat was overgebleven van de vorming van de zon, en eindigde met meer dan tweemaal de gecombineerde massa van de andere planeten. In feite, men vermoedde dat Jupiter meer massa had verzameld, het zou een tweede ster zijn geworden. Dit is gebaseerd op het feit dat de samenstelling vergelijkbaar is met die van de zon - voornamelijk gemaakt van waterstof.

In aanvulling, huidige modellen van de vorming van het zonnestelsel geven ook aan dat Jupiter zich verder van zijn huidige positie heeft gevormd. In wat bekend staat als de Grand Tack-hypothese, Jupiter migreerde naar de zon en vestigde zich ongeveer 4 miljard jaar geleden in zijn huidige positie. Deze migratie, er is gediscussieerd, had kunnen leiden tot de vernietiging van de eerdere planeten in ons zonnestelsel - waaronder mogelijk superaarde die zich dichter bij de zon bevindt.

Verkenning:

Hoewel het niet het eerste robotachtige ruimtevaartuig was dat Jupiter bezocht, of de eerste die het vanuit een baan om de aarde heeft bestudeerd (dit werd gedaan door de Galileo-sonde tussen 1995 en 2003), de Juno-missie was ontworpen om de diepere mysteries van de Joviaanse reus te onderzoeken. Deze omvatten het interieur van Jupiter, atmosfeer, magnetosfeer, zwaartekracht veld, en het bepalen van de geschiedenis van de vorming van de planeet.

De missie werd gelanceerd in augustus 2011 en bereikte op 4 juli een baan rond Jupiter. 2016. Toen de sonde zijn polaire elliptische baan binnenging, na het voltooien van een 35 minuten durende afvuren van de hoofdmotor, bekend als Jupiter Orbital Insertion (of JOI). Toen de sonde Jupiter naderde van boven zijn noordpool, het kreeg een zicht op het Joviaanse systeem, waarvan het een laatste foto heeft genomen voordat de JOI begon.

Sinds die tijd, het Juno-ruimtevaartuig heeft perjove-manoeuvres uitgevoerd - waar het tussen het noordelijke poolgebied en het zuidelijke poolgebied passeert - met een periode van ongeveer 53 dagen. Het heeft 5 perijoves voltooid sinds het in juni 2016 arriveerde, en het was gepland om vóór februari 2018 in totaal 12 te houden. Op dit moment, behoudens eventuele missie-uitbreidingen, de sonde zal uit zijn baan worden gehaald en opbranden in de buitenste atmosfeer van Jupiter.

Terwijl het zijn resterende passen maakt, Juno zal meer informatie verzamelen over de zwaartekracht van Jupiter, magnetische velden, atmosfeer, en compositie. We hopen dat deze informatie ons veel zal leren over hoe de interactie tussen het binnenste van Jupiter, zijn atmosfeer en zijn magnetosfeer drijven de evolutie van de planeet aan. En uiteraard, er wordt gehoopt sluitende gegevens te verstrekken over de interne structuur van de planeet.

Heeft Jupiter een vaste kern? Het korte antwoord is, we weten het nog niet. in waarheid, het zou heel goed een vaste kern kunnen hebben die bestaat uit ijzer en kwarts, die is omgeven door een dikke laag metallische waterstof. Het is ook mogelijk dat de interactie tussen deze metallische waterstof en de vaste kern ervoor zorgde dat de planeet het enige tijd geleden verloor.

Op dit punt, het enige wat we kunnen doen is hopen dat lopende onderzoeken en missies meer bewijs zullen opleveren. Deze zullen ons waarschijnlijk niet alleen helpen ons begrip van de interne structuur en de vorming van Jupiter te verfijnen, maar verfijnen ook ons ​​begrip van de geschiedenis van het zonnestelsel en hoe het is ontstaan.