Двое ученых из Калифорнийского университета в Беркли (США) объяснили, почему в атмосфере Юпитера недостает гелия и неона.

Содержание различных элементов в атмосфере Юпитера (иллюстрация Космического центра Джонсона).

Как и Солнце, Юпитер состоит в основном из водорода и гелия. Определить точные значения концентрации этих и других элементов помог спускаемый зонд аппарата «Галилео», который вошел в атмосферу планеты 7 декабря 1995 года. Передача данных прекратилась очень быстро, при давлении в 2,2 МПа; в большей части объема Юпитера поддерживается куда более высокое давление — в 100–4 000 ГПа.

Как выяснилось, концентрации шести элементов (C, N, S, Ar, Kr, Xe) в 2–4 раза превосходят солнечные. Кислорода, напротив, оказалось в два раз меньше, но это объясняется тем, что зонд вошел в атмосферу в одной из аномально «сухих» областей, которые составляют несколько процентов площади всей видимой поверхности Юпитера. Больше всего удивил специалистов недостаток гелия и неона, поскольку другие благородные газы — аргон, криптон, ксенон — содержались, как уже было отмечено, в избытке.

Авторы провели первичные расчеты, результаты которых прекрасно соответствуют наблюдаемым эффектам. Полученные данные говорят о том, что в определенном диапазоне температур и давлений (см. рис. ниже) гелий не смешивается с водородом, а образует капли, которые падают вниз, образуя дождь. В эти капли проникают большие объемы неона, чем и объясняется его отсутствие в верхних слоях атмосферы. Рассматривая аргон, ученые обнаружили, что в его случае описанный механизм не действует: измеренная концентрация этого благородного газа является истинной.

На других газовых гигантах события, по всей вероятности, развиваются по тому же сценарию. К примеру, втрое менее массивный Сатурн, внутри которого также поддерживаются более низкие температура и давление, должен был продвинуться по пути разделения объемов благородных газов гораздо дальше Юпитера: здесь неона в атмосфере, вероятно, намного меньше, а соотношение концентраций гелия и неона соответствует юпитерианскому. Точных данных о составе атмосферы Сатурна пока, к сожалению, нет, и проверить эти предположения невозможно.

температуры, в которой гелий и водород не смешиваются (иллюстрация из
журнала Physical Review Letters)." src="http://science.compulenta.ru/upload/iblock/aaa/mixture.jpg" width="600" />

Внутренняя структура газового гиганта и область значений давления и температуры, в которой гелий и водород не смешиваются (иллюстрация из журнала Physical Review Letters).

Отчет ученых опубликован в журнале Physical Review Letters; полный текст статьи можно скачать отсюда.

Подготовлено по материалам Американского физического общества и Компьюлента.ру.