Юпитер, царь планет, продолжает преподносить сюрпризы. Новый анализ состава его атмосферы показал неожиданно высокое содержание кислорода. Оказалось, что этого элемента в газовом гиганте примерно столько же, а возможно, и больше, чем в нашем Солнце. Это открытие заставляет по-новому взглянуть на химию протопланетного диска, из которого родилась вся наша система. Об этом сообщает The Planetary Science Journal(TPSJ).
Земля богата кислородом, который связан в горных породах. Однако в газовых гигантах, состоящих в основном из водорода и гелия, другие элементы считаются лишь небольшими примесями. Долгое время основное внимание при изучении Юпитера уделялось метану, аммиаку и сероводороду. Кислород, преимущественно в форме воды, скрыт глубоко под плотными облаками, что делает его прямое измерение крайне сложной задачей.
Американские планетологи нашли остроумный косвенный метод. Они сфокусировались на угарном газе (СО), следы которого обнаруживаются в верхних слоях атмосферы. Ученые предположили, что это лишь "верхушка айсберга", а большая часть кислорода участвует в сложных химических циклах в горячих недрах планеты.
Ключом к разгадке стала цепочка химических превращений. Согласно модели, в глубоких слоях атмосферы Юпитера угарный газ преобразуется в метанол (CH3OH). Далее в дело вступает так называемая реакция Хидаки, описанная японским химиком.
При взаимодействии метанола с избытком водорода образуется метильный радикал и вода.
Таким образом, наблюдаемый в атмосфере СО — это лишь небольшой остаток, не задействованный в этих масштабных реакциях. Проанализировав его количество, ученые смогли экстраполировать общие запасы кислорода на планете. Результаты оказались поразительными: на каждый миллион атомов водорода приходится от 500 до 700 атомов кислорода. Эта концентрация примерно в полтора раза превышает аналогичный показатель в фотосфере Солнца.
Еще более интригующим открытие становится в свете другого известного факта: Юпитер невероятно богат углеродом. Даже с учетом нового высокого уровня кислорода, углерода в составе планеты примерно в три раза больше. Это создает уникальное химическое соотношение.
В фотосфере Солнца и в составе большинства планет земной группы картина обратная: кислород существенно преобладает над углеродом. Такое же соотношение, как у Юпитера, наблюдается, пожалуй, только у Сатурна. Это указывает на ключевую особенность формирования Солнечной системы.
Протопланетный диск, окружавший молодое Солнце, был химически неоднородным. В зоне, где формировались газовые гиганты, аккумулировалось особенно много соединений, богатых углеродом.
Таким образом, химический состав Юпитера служит своеобразной капсулой времени, сохранившей память о распределении элементов в протопланетном облаке миллиарды лет назад. Аномально высокое содержание кислорода, сравнимое с солнечным, и доминирование углерода рисуют картину динамичного и "комковатого" диска, из которого рождались миры с разной химической судьбой.