В земной мантии и коре кислород занимает примерно треть массы. Преимущественно этот элемент содержится в минералах: диоксиде кремния, железных оксидах и прочих соединениях. Такая насыщенность кислородом свидетельствует о масштабном химическом разнообразии первоначального материала, из которого сформировались не только сама Земля, но и вся Солнечная система.
Всё это стало возможным благодаря долгой истории космических процессов. На протяжении миллиардов лет до появления нашего Солнца, внутри предыдущих поколений звезд происходили термоядерные реакции, сверхновые разбрасывали по окрестностям всевозможные элементы, что и сделало возможным столь богатый химический состав нашей планетарной системы.
Атмосфера Юпитера: состав и таинственные примеси
Если рассматривать абсолютное количество кислорода, то больше всего его в Солнце. Однако по отношению к основным элементам (водороду и гелию) доля кислорода в звезде крайне мала. Такая же ситуация наблюдалась и на Юпитере: эта планета в основном состоит из легчайших газов, а примеси других веществ по массе не превышают пяти процентов. Среди этих примесей преобладает метан (CH4), однако в атмосфере детектируются и другие компоненты: аммиак, сероводород, гидросульфид аммония, а глубоко под облаками можно обнаружить воду, правда, изучать ее непросто из-за плотных облачных масс.
Недавно группа американских планетологов предприняла попытку более точно определить содержание кислорода в Юпитере, взяв за основу не воду, а угарный газ (CO). Хотя этого вещества в верхних слоях атмосферы обнаружено всего лишь в следовых концентрациях, ученые полагают, что CO может служить важным индикатором более глубоких процессов.
Неожиданные химические процессы в недрах гиганта
По мнению исследователей, на глубине атмосферы Юпитера угарный газ переживает целую цепь химических превращений. Сначала он взаимодействует с водородом, постепенно трансформируясь в метанол (CH3OH). Далее, в избытке присутствующий водород приводит к образованию метильных радикалов и воды. Подобные реакции способствуют тому, что большая часть кислорода захватывается в различные химические соединения, и лишь небольшая часть угарного газа остается доступной для наблюдения в атмосфере.
Анализ количеств угарного газа позволяет предположить, что общий объем кислорода в составе Юпитера значительно превышает прежние оценки. На каждый миллион атомов водорода на Юпитере приходится порядка 500–700 атомов кислорода. Это примерно в полтора раза больше, чем аналогичный показатель в фотосфере Солнца, что стало настоящим сюрпризом для научного сообщества.
Юпитер: чемпион по содержанию углерода
В дополнение к богатому содержанию кислорода Юпитер удивляет и количеством углерода. По последним оценкам, в газовом гиганте углерода в среднем почти втрое больше, чем кислорода. Это разительно отличается от Солнца, где, напротив, кислорода примерно в три раза больше, чем углерода.
Такая непропорциональная разница говорит не только об уникальных условиях формирования Юпитера, но и об особенностях всей Солнечной системы. За исключением разве что Сатурна, остальные планеты демонстрируют явное преимущество кислорода над углеродом. Эти данные поддерживают гипотезу о том, что в протопланетном диске, окружавшем древнее Солнце, присутствовали зоны с разным химическим составом. Именно там, где рождаются гиганты, по-видимому, оказалось внушительное избыток соединений углерода.
Протопланетный диск и формирование планет-гигантов
Открытие ученых косвенно подтверждает давнюю гипотезу о сложной структуре протопланетного диска, из которого сформировались планеты. Похоже, что неравномерность состава этого диска особенно ярко проявилась в регионах, где появились Юпитер и Сатурн. Возможно, здесь во время формирования будущих гигантов было существенно больше богатых углеродом соединений, чем в областях, где зарождались планеты земной группы.
Понимание точного соотношения кислорода и углерода в атмосферах крупных планет, а также особенностей их образования позволяет нам по-новому взглянуть на историю всей Солнечной системы. Это также расширяет наши горизонты при изучении экзопланет и поиске внеземных миров с необычным химическим составом.
Оптимистичный взгляд на достижения науки
Такие открытия внушают оптимизм и подтверждают, что наша планетарная система скрывает еще множество тайн. Исследования состава атмосферы Юпитера и других гигантов продолжают радовать научное сообщество новыми неожиданными результатами. Чем глубже мы проникаем в тайны химии и строения далеких миров, тем больше у человечества шансов на истинное понимание процессов рождения звезд и планет, а также поисков схожих обитаемых миров вне нашей Солнечной системы.
Источник: naked-science.ru
