Юпитер: планета или звезда?

Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком

Космические аппараты не только донесли до Земли фантастические картины марсианских закатов и каменистых пустынь Венеры. Они уже проникли гораздо дальше и впервые показали нам с близкого расстояния главу семьи планет-гигантов — Юпитер.

Встреча с ним — это не просто продолжение знакомства с планетами Солнечной системы. Как и другие, схожие между собой планеты-гиганты — Сатурн, Уран, Нептун, — Юпитер отличается от планет земной группы не только массой и размерами. Совершенно другие физические характеристики этих планет не позволяют пользоваться при их изучении земными аналогиями. В этом заключается главная трудность их исследования.

Но этим же объясняется и особый интерес астрономов к Юпитеру и его братьям. Первые измерения температуры Юпитера обнаружили одну странность. Считалось, что нагрев поверхности планеты целиком определяется падающей на нее солнечной радиацией. Однако на поверку оказалось, что Юпитер излучает тепла намного больше ожидаемого. А это недвусмысленно указывало на то, что в его недрах имеется какой-то внутренний источник энергии. Следовательно, вопреки установившейся традиции считать недра планеты холодными и состоящими в основном из металлического водорода можно рассматривать и модель «горячего», газообразного Юпитера?

Правомерность такого подхода косвенно подтвердили космические аппараты «Пионер-Х» и «Пионер-ХI». Пролетев вблизи Юпитера, они, как и следовало ожидать, зарегистрировали значительный тепловой поток из его глубин, а также отметили высокую симметрию его гравитационного поля, что хорошо согласуется с предположением о газообразном состоянии планеты.

Итак, колоссальный горячий газовый шар. Не правда ли, это больше похоже на звезду, чем на планету?

Такой вопрос ставится не впервые. Вот что писал в своей монографии «Физика планет» доктор физико-математических наук В. И. Мороз: «Если мы правы в оценке роли внутренних источников энергии в общей циркуляции атмосферы Юпитера, то аппарат для ее теоретического описания, может быть, следует искать в гидродинамике Солнца, а не в земной метеорологии». Солнца! Звезды, а не планет!

О том, что Юпитер может быть водородной звездой, писал и А. А. Сучков. В своей работе он попытался показать, что светимость Юпитера поддерживается реакцией горения дейтерия, в результате которой образуется гелий. Тут будет уместно вспомнить, что и Солнце состоит из водорода и гелия, а свою энергию черпает из той же термоядерной реакции. Подсчитав возможные запасы дейтерия в недрах планеты, ученые пришли к заключению, что его энергии вполне достаточно, чтобы поддерживать тепловой поток Юпитера на современном уровне еще в течение 1000 миллиардов лет.

А вот известный астроном Н. А. Козырев считает причиной выделения тепла в недрах планеты не ядерную реакцию, а гравитационную энергию, выделяющуюся при продолжающемся сжатии Юпитера. Исходя из этого и зная массу и размеры Юпитера, ученый подсчитал величину теплового потока из его недр и сравнил ее с измеренным космическими аппаратами значением. Сравнение обнаружило близкое сходство обоих результатов. «Этот совершенно независимый контроль,— пишет Н. А. Козырев, — подтверждает модель горячего Юпитера и подтверждает его сходство со звездами».

Сделав такой вывод, ученый еще раз проверил его справедливость, но теперь уже пользуясь методами теории внутреннего строения звезд. И в этом случае полученная величина теплового потока почти в точности совпала с измеренной.

Интересно, что новая гипотеза, как и предположение о ядерных источниках энергии, не дает никакого повода волноваться о будущем Юпитера: «В сравнении с полным запасом, расход тепловой энергии через поток, идущий наружу, столь незначителен, что эти условия могут сохраняться без существенных изменений сотни миллиардов лет».

Так что же все-таки — звезда или планета? Думается, что спор сторонников той и другой точек зрения еще далеко не окончен. Но это не должно никого огорчать — ведь только так и рождается истина.

Автор: Ю. Колесников.