W dalekiej przeszłości Jowisz był znacznie większy i miał silniejsze pole magnetyczne

Jowisz nie zawsze był planetą, jaką znamy obecnie. Według niedawnych badań, w zamierzchłej przeszłości był dwa razy większy, miał 50 razy silniejsze pole magnetyczne i to on ukształtował architekturę naszego Układu Słonecznego.

Zrozumienie wczesnej ewolucji Jowisza pomaga rzucić światło na historię Układu Słonecznego. Jego grawitacja odegrała kluczową rolę w kształtowaniu orbit innych planet i ogólnie architekruty naszego systemu planetarnego. W nowych badaniach, które ukazały się na łamach pisma „Nature Astronomy” (DOI: 10.1038/s41550-025-02512-y), Konstantin Batygin z California Institute of Technology (Caltech) i Fred C. Adams z University of Michigan pokazali, jak Jowisz wpłynął na strukturę Układu Słonecznego, gdy nasz system dopiero się formował.

Jowisz

Nasz Układ Słoneczny powstał około 4,6 miliardów lat temu z dysku protoplanetarnego składającego się z gazów i pyłów. Pierwsze uformowało się Słońce, a następnie planety. Wśród nich pierwszy był Jowisz.

Jowisz to największa planeta Układu Słonecznego. Jego masa jest dwa i pół razy większa niż masa wszystkich pozostałych planet w naszym układzie. Z racji swoich gabarytów może wywierać silne oddziaływania grawitacyjne, które z kolei mogą wpływać na orbity innych planet. Gazowy olbrzym posiada 95 znanych nam księżyców. Planetę pokrywa kilka warstw chmur, które układają się w charakterystyczne pasy widoczne z naszej planety. Dzień na Jowiszu trwa około 10 godzin. Najbardziej rozpoznawalnym detalem Jowisza jest tzw. Wielka Czerwona Plama, która w rzeczywistości jest antycyklonem, a jego średnica jest większa od średnicy Ziemi.

Ale Jowisz nie zawsze był planetą, jaką widzimy obecnie. Jak wynika z badań Batygina i Adamsa, Jowisz podczas okresu formowania się Układu Słonecznego, był znacznie większy i miał silniejsze pole magnetyczne. – Naszym celem jest zrozumienie, skąd pochodzimy, a ustalenie wczesnych faz formowania się planet jest niezbędne do rozwiązania tej zagadki – powiedział Batygin. – To przybliża nas do zrozumienia, w jaki sposób nie tylko Jowisz, ale i cały Układ Słoneczny nabrał kształtu – dodał.

Architekt Układu Słonecznego

Powstanie i wczesna ewolucja Jowisza odegrały kluczową rolę w kształtowaniu wielkoskalowej architektury Układu Słonecznego. Jednak szczegóły i chronologia narodzin planety pozostają nieznane, przede wszystkim dlatego, że obecne modele zachowania się materii i procesów zachodzących w dyskach akrecyjnych są obarczone dużą niepewnością. Batygin i Adams w swoich pracach wykorzystali inne dane, które omijają tradycyjne niepewności w modelach formowania się planet — opierające się na założeniach dotyczących przejrzystości gazu, tempa akrecji lub masy jądra rodzącej się planety.

Badacze skupili się na dynamice orbitalnej dwóch księżyców Jowisza – Amaltei oraz Tebe – oraz na zachowaniu momentu pędu planety — wielkościach, które można bezpośrednio zmierzyć. To pozwoliło im poznać nieco więcej szczegółów dotyczących wczesnych dni Jowisza.

Z obliczeń badaczy wynika, że Jowisz, około 3,8 miliona lat po uformowaniu się pierwszych obiektów w Układzie Słonecznym, był od 2 do 2,5 razy większy niż obecnie. Co więcej, pole magnetyczne planety w tamtym czasie było około 50 razy silniejsze niż dziś. – To zadziwiające, że nawet po 4,5 miliarda lat pozostało wystarczająco dużo wskazówek, aby umożliwić nam odtworzenie stanu fizycznego Jowisza u zarania jego istnienia – przyznał Adams.

Kiedy materiał wokół Jowisza ostatecznie się rozproszył, sama planeta skurczyła się pod wpływem własnej grawitacji, zmniejszając swoją objętość i zwiększając prędkość obrotową. Jowisz nadal się kurczy, chociaż dzieje się to bardzo powoli. Nawet przy większej objętości, którą według tych badań osiągnął Jowisz we wczesnej historii Układu Słonecznego, nigdy nie był wystarczająco masywny, aby stać się gwiazdą. Musiałby mieć co najmniej 85 razy większą masę niż obecnie, aby w jego wnętrzu został zainicjowany proces fuzji jądrowej.

Badania te pokazują obraz Jowisza w momencie, gdy otaczająca go mgławica słoneczna przestała istnieć. To kluczowy punkt przejściowy, w którym zniknęły materiały budulcowe do formowania się planet. Batygin podkreśla, że ​​chociaż pierwsze dni Jowisza pozostają tajemnicą, obecne badania znacząco wyjaśniają obraz krytycznych etapów rozwoju planety. – To, co tutaj ustaliliśmy, jest cennym punktem odniesienia. Punkt, z którego możemy z większą pewnością zrekonstruować ewolucję naszego Układu Słonecznego – podkreślił.

Źródło: California Institute of Technology, Science Alert, fot. NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill