Нове комп’ютерне моделювання показало, що тіньові ефекти в протопланетному диску відіграли ключову роль у формуванні найбільших супутників Юпітера, створюючи холодні зони, необхідні для конденсації летких речовин. Про це повідомляє служба новин Science з посиланням на дослідження, опубліковане в науковому журналі Planetary Science Journal.
Астрофізики з Університету Екс-Марсель у Франції створили детальну симуляцію диска, що оточував юний Юпітер. Їхня модель виявила критичну роль самозатінення в процесі формування супутників.
Дослідження показало, що протопланетний диск складався з двох окремих регіонів: щільної непрозорої внутрішньої області, яка утримувала світло й тепло, та тоншої прозорої зовнішньої зони. Коли внутрішня область досягала достатньої висоти, вона відкидала протяжну тінь на зовнішню частину диска, захищаючи її від надмірного нагрівання молодою планетою.
Симуляції продемонстрували, що приблизно через 100 тисяч років після формування диска утворилася холодна зона з температурою на 100 кельвінів (173 градуси за Цельсієм) нижчою порівняно з навколишніми областями. Ця зона зберігалася протягом 80 тисяч років і простягалася на відстань 123,5 радіуса Юпітера.
Особливо важливим виявився вплив металічності диска – збільшення концентрації елементів, важчих за водень і гелій, призводило до підвищення непрозорості внутрішньої області. Це, своєю чергою, спричиняло її зростання у висоту та формування довших тіней.
На відстані близько 10 радіусів від Юпітера (приблизно 629 тисяч кілометрів) у холодних зонах могли конденсуватися різні леткі речовини, зокрема аміак, сірководень, двоокис вуглецю та інші гази. Ці замерзлі гази стали основою для формування супутників. Примітно, що орбіта сучасної Європи збігається з розташуванням передбаченої моделлю холодної зони.
Якщо гіпотеза підтвердиться, внутрішні супутники Юпітера – Іо та Європа – повинні мати більший вміст летких речовин порівняно із зовнішніми супутниками – Ганімедом і Каллісто. Перевірити цю гіпотезу планують під час майбутніх космічних місій JUICE та Europa Clipper.
Варто зазначити, що з моменту відкриття Галілео Галілеєм чотирьох найбільших супутників Юпітера на початку XVII століття загальна кількість відомих супутників планети зросла до щонайменше 95 відносно великих об’єктів, не враховуючи численні дрібніші тіла.