Сколько гелия в Юпитере?

28 октября 2021

Юпитер как и все гиганты состоит в основном из смеси газов. Газовый гигант в 2,5 раза более массивный, чем все планеты вместе взятые или в 317 раз больше Земли. Есть много других интересных фактов про планету и мы постараемся их рассказать.

Гелий в атмосфере Юпитера

Атмосфера Юпитера была достаточно хорошо изучена с помощью спускаемого аппарата Галилео. Она состоит в основном из водорода и гелия: относительное количество гелия по числу молекул по отношению к водороду составляет около 0,157 (если сложить весь водород и гелий атмосферы Юпитера, то на тысячу молекул водорода приходится 157 молекул гелия), а массовая доля гелия равна примерно 23%. Примерно такое же соотношение водород-гелий имеет Солнце. Спектральный анализ и исследование атмосферы с помощью Галилео показали, что в ней также содержатся вода, метан, сероводород и аммиак. Обнаружены также следы других элементов, но их количество очень мало. Наличие воды в верхнем слое атмосферы Юпитера связывают со столкновением с ним комет, таких, как, например, комета Шумейкеров-Леви 9, которая “упала” в атмосферу гиганта 16-22 июля 1994 года.

Абсолютные значения состава атмосферы Юпитера примерно следующие:

  • Водород: 90% (округленно)
  • Гелий: 10% (округленно)
  • Вода
  • Аммиак
  • Метан
  • Сероводород
  • Аргон
  • Криптон
  • Ксенон
  • Этан
  • Ацетилен
  • Следовые количества других соединений

Мы видим поверхность Юпитера разделенной на параллельные его экватору полосы, светлые участки называются зонами, более темные — поясами. В зонах концентрация аммиака выше, из-за чего они плотнее более прозрачных поясов и поэтому видятся более светлыми. Через менее плотные пояса, наоборот, лучше видно более темные внутренние зоны планеты.

Красноватый цвет некоторых участков поверхности Юпитера можно объяснить наличием в этих слоях соединений фосфора, серы и углерода, однако это лишь предположения.

Под облаками атмосферы располагается зона жидкого водорода, которая может простираться на расстояние до 25 тыс. километров вглубь планеты.

Гелий в химическом составе Юпитера

Состав атмосферы Юпитера подобен составу всей планеты в целом. Атмосфера Юпитера изучена наиболее всесторонне относительно прочих атмосфер газовых гигантов, так как непосредственно была зондирована спускаемым аппаратом КА Галилео, который был запущен в атмосферу Юпитера 7 декабря 1995 года. Прочими источниками информации о составе Юпитерианской атмосферы служат наблюдения Инфракрасной космической обсерватории (ISO), межпланетных зондов Галилео и Кассини, а также данные наземных наблюдений.

Два основных компонента атмосферы Юпитера — молекулярный водород и гелий. Относительное количество гелия 0.157 ± 0.0036 по отношению к молекулярному водороду по числу молекул и его массовая доля, 0.234 ± 0.005, ненамного ниже примордиального значения по Солнечной системе. Причина этого не до конца ясна, но, будучи плотнее водорода, немало гелия может конденсироваться вовнутрь ядра Юпитера. Атмосфера содержит также немало простых соединений, например воду, метан (CH4), сероводород (H2S), аммиак (NH3) и фосфин (PH3). Их относительное количество в глубокой (ниже 10 бар) тропосфере подразумевает, что атмосфера Юпитера в 3-4 раза богаче углеродом, азотом, серой и, возможно, кислородом чем Солнце. Количество благородных газов, таких как аргон, криптон и ксенон, превосходит количество таковых на Солнце (см. таблицу), тогда как неона явно меньше. Другие химические соединения, арсин (AsH3) и герман (GeH4), присутствуют только в следовых количествах. Верхняя атмосфера Юпитера содержит малые относительные количества простых углеводородов: этана, ацетилена, и диацетилена, которые формируются под воздействием солнечной ультрафиолетовой радиации и заряженных частиц, прибывающих из магнитосферы Юпитера. Диоксид углерода, моноксид углерода и вода в верхней части атмосферы, как полагают, обязаны своим присутствием столкновениям с атмосферой Юпитера комет, таких, как комета Шумейкеров-Леви 9. Вода не может прибывать из тропосферы, потому что тропопауза, действующая как холодная ловушка, эффективно препятствует поднятию воды до уровня стратосферы.

Наземные наблюдения, а также наблюдения с бортов космических аппаратов привели к улучшению знаний об изотопном соотношении в атмосфере Юпитера. По данным на июль 2003, принятое значение для относительного количества дейтерия — (2.25 ± 0.35)·10−5, что вероятно представляет собой примордиальное значение для Протосолнечной туманности, из которой и сформировалась Солнечная система. Соотношение изотопов азота земной атмосфере (3.5·10−3). Последнее открытие особо существенно, так как предыдущие теории формирования Солнечной системы полагали, что земные значения для изотопов азота были примордиальны.

Почему Юпитер не звезда: гелий

Ему не хватает массы и тепла, необходимого для начала слияния атомов водорода в гелий, поэтому он не может стать звездой. Ученые подсчитали, что Юпитер должен увеличить свою текущую массу, примерно, в 80 раз для того, чтобы зажечь термоядерный синтез. Но тем не менее, планета выделяет тепло за счет гравитационного сжатия. Это сокращение объема, в конечном итоге и нагревает планету.

Еcли бы вce плaнeты cтaли чacтью гигaнтa, oн бы вce paвнo нe нaбpaл нeoбxoдимый минимум. Teпepь вы знaeтe из чeгo cocтoит Юпитep.

Влияние гелия на вращение Юпитера

Наш газовый гигант — самая быстро вращающаяся планета из всех в Солнечной системе, он совершает один оборот вокруг своей оси каждые 9,9 часа. В отличие от внутренних планет Земной группы, Юпитер представляет собой шар, состоящий почти полностью из водорода и гелия. В отличие от Марса или Меркурия, он не имеет поверхности, которую можно отслеживать для измерения скорости вращения, у него нет ни кратеров ни гор, которые появляются в поле зрения после определенного количества времени.

Образование Юпитера

В результате аккреции частицы начали слипаться и образовывать сгустки. Некоторые сгустки получались больше других, так как менее массивные частицы прилипали к ним, образуя планеты, спутники и другие объекты в нашей Солнечной системе. Изучая метеориты оставшиеся от ранней стадии существования Солнечной системы, ученые обнаружили, что их возраст около 4,6 миллиардов лет.

Считается что газовые гиганты сформировать первыми и имели возможность обрасти большим количество водорода и гелия. Эти газы существовали в солнечной туманности в течение первых нескольких миллионов лет, прежде чем были поглощены. Это означает, что газовые гиганты могут быть немного старше Земли. Так что сколько миллиардов лет назад возник Юпитер предстоит еще уточнять.

 

Источники:

  • https://spacegid.com/yupiter.html
  • https://universeru.com/2012/12/iz-chego-sostoit-yupiter
  • https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/617030
  • https://v-kosmose.com/sostav-yupitera
Оцените статью:
[Всего голосов: 0    Средний: 0/5]