Статус Сатурна как планеты-гиганта оказался под вопросом

Сатурн является очень большой планетой, которая массивнее Земли почти в 100 раз. Несмотря на это, Сатурн уступает по размерам Юпитеру почти в три раза. В свете этого и новых исследований некоторые астрофизики задумались о том, насколько в действительности Сатурн соответствует тому, чтобы классифицироваться как планета-гигант.

Источник изображения: NASA, ESA, CSA, STScI

Как правило, астрономы и общественность относят Сатурн и Юпитер к одной категории планет-гигантов. Обе планеты очень массивны, каждая из них имеет значительные запасы газообразного водорода и гелия, которые являются основной частью их атмосфер. Кроме того, эти планеты располагаются в Солнечной системе рядом друг с другом.

Более углубленные исследования, проведённые с помощью автоматической межпланетной станции «Кассини» (Cassini) и зонда «Юнона» (Juno), позволили выявить ряд существенных различий между Юпитером и Сатурном, например, в количестве тяжёлых элементов, находящихся глубоко внутри планет. Кроме того, Юпитер в три раза массивнее Сатурна, что, в общем-то, также имеет большое значение.

В новой статье, которая в скором времени появится в журнале Astronomy & Astrophysics Letters, Равит Хеллед (Ravit Helled), астрофизик из Центра теоретической астрофизики и космологии Цюрихского университета в Швейцарии, высказал мнение о том, что в Солнечной системе есть только один настоящий газовый гигант — Юпитер. Уран и Нептун классифицируются как ледяные гиганты, поскольку они в основном состоят из элементов, отличных от водорода и гелия. Что касается Сатурна, то, по мнению Хелледа, планета не является настоящим газовым гигантом.

Процесс формирования гигантской планеты очень сложен, поскольку ранняя Солнечная система представляла место, в котором скопилось большое количество разного материала, кружившего вокруг растущего в центре Солнца. Преимущественно это был водород и гелий с небольшим количеством более тяжёлых элементов. Когда молодое Солнце начало нагреваться, весь водород и гелий удалились из системы. Единственный вариант, при котором планета могла продолжить набирать массу, особенно за счёт водорода и гелия, заключается в том, что эта планета к моменту нагревания звезды уже должна была стать достаточно большой. Чем больше планета, тем сильнее её гравитационное притяжение, позволяющее накапливать массу за счёт находящегося поблизости материала.

Ранние исследования предполагали, что Юпитер и Сатурн достигли определённой критической стадии, необходимой для быстрого накопления огромного количества массы за относительно короткий срок. Однако Юпитеру в этом плане повезло больше. Критический порог, при котором планета может получить экспоненциальное количество водорода и гелия, приблизительно соответствует массе в 100 раз выше массы Земли. Юпитер с лёгкостью превышает это значение, а значит, значительную часть массы планета приобрела ещё до того, как водород и гелий удалились из Солнечной системы из-за нагрева звезды.

По мнению Хелледа, у Сатурна никогда не было шансов стать настоящим гигантом. Уран и Нептун также были слишком малы, чтобы соперничать с Юпитером за звание планеты-гиганта. Что касается Сатурна, то его масса была достаточной для притяжения значительного количества водорода и гелия за счёт гравитации, но не настолько, чтобы этот процесс протекал в ускоренном темпе, благодаря чему планета могла бы стать значительно массивнее.

На основе этого Хеллед заявил, что Сатурн является несостоявшимся гигантом. По его мнению, единственной планетой-гигантом в Солнечной системе можно считать Юпитер. Это также может означать, что, несмотря на сходства, Юпитер и Сатурн развивались совершенно разными путями, что объясняет их различия, выявленные в ходе более глубоких исследований. Разница в развитии этих планет может помочь учёным понять, как развивалась Солнечная система, а также как возникали звёздные системы по всей галактике.