Астрономия

Глубоко в атмосфере Юпитера происходят химические реакции с участием содержащих кислород соединений. Планетологи сравнили количество этого химического элемента в газовом гиганте и Солнце. Выяснилось, что его концентрация в планете как минимум такая же, как и в звезде, или даже выше. По мнению ученых, это связано с особенностями формирования Солнечной системы миллиарды лет назад.

Примерно 30 процентов массы земной мантии вместе с корой приходится на кислород. Он заключен в твердые породы: диоксид кремния, оксиды железа и другие. Это говорит о богатом химическом разнообразии материала, из которого «построена» планета и вся Солнечная система.

Оно объясняется тем, что наша звезда принадлежит к далеко не первому поколению «населения» Вселенной: долгие миллиарды лет до ее рождения термоядерный синтез в других звездах, их взрывы и столкновения заполняли пространство всевозможными элементами таблицы Менделеева.

Если считать общую массу кислорода в небесном теле, то на самом деле его больше всего в Солнце, но пропорционально, то есть по сравнению с количеством водорода и гелия его доля в звезде мизерна. Недавно это заинтересовало исследователей Юпитера: он тоже в основном представляет собой водородно-гелиевый шар, а все остальные вещества составляют лишь пять процентов массы планеты.

Большая часть этих примесей — метан (СН4). В атмосфере газового гиганта есть также аммиак (NH3), сероводород (H2S), гидросульфид аммония ([NH4] SH), а глубоко в нижних слоях прослеживается вода. Правда, наблюдать ее там очень трудно из-за плотного облачного «одеяла».

Недавно планетологи из США попытались вычислить количество юпитерианского кислорода с помощью другого соединения — угарного газа (СО). Это вещество зафиксировано в мизерных объемах высоко в стратосфере планеты, но ученые считают это верхушкой айсберга.

В своей статье для издания The Planetary Science Journal ученые объяснили, что на больших глубинах после многоступенчатых реакций СО превращается в метанол — CH3OH. Дальше благодаря изобилию водорода должна вступать в действие так называемая реакция Хидаки — процесс, описанный в 1989 году японским химиком Ясухиро Хидакой. Он занимался вопросом использования метанола как топлива и обнаружил, что при ее его взаимодействии с водородом образуется метильный радикал (СН3) и вода.

Как пишут планетологи, то же самое должно происходить на Юпитере. Значит, наблюдаемый в атмосфере газового гиганта угарный газ — лишь то немногое, что осталось незадействованным, и с помощью этого вещества можно подсчитать реальное общее количество кислорода в составе Юпитера. По расчетам, оно гораздо больше, чем до сих пор предполагалось: на каждый миллион атомов водорода приходится около 500-700 атомов кислорода, и эта концентрация примерно в 1,5 раза больше таковой в фотосфере Солнца.

Исследователи сопоставили это с еще одним, ранее уже установленным интересным фактом — впечатляющим изобилием углерода в составе Юпитера. Оказалось, что даже при нынешних новых данных его в веществе планеты все равно получается почти втрое больше, чем кислорода. При этом в солнечной фотосфере все наоборот: кислород доминирует над углеродом.

То же самое наблюдается и в большинстве планет Солнечной системы, за исключением разве что Сатурна. По мнению ученых, это показывает, что окружавший нашу звезду протопланетный диск был неоднородным и в зоне формирования крупнейших миров скопилось очень много содержащих углерод соединений.