Скрытое богатство Юпитера: кислорода оказалось больше, чем ожидалось

Астрономов озадачил неожиданный химический портрет Юпитера. Несмотря на статус газового гиганта, состоящего преимущественно из водорода и гелия, в его недрах скрывается поразительное обилие кислорода. Это открытие переворачивает представления о формировании планет и заставляет иначе взглянуть на «детство» нашей Солнечной системы.

Для сравнения: в недрах Земли кислород прочно «заперт» в горных породах, составляя около трети массы коры и мантии. Однако эталоном химического разнообразия выступает сама Вселенная. Наше Солнце — дитя звёзд предыдущих поколений. Миллиарды лет термоядерных реакций, взрывов сверхновых и космических столкновений обогатили пространство тяжелыми элементами, ставшими строительным материалом для планет.

Логично предположить, что абсолютный чемпион по содержанию кислорода — Солнце. Но в пропорции к колоссальным массам водорода и гелия его доля в звезде ничтожна. Этот факт заинтриговал ученых, изучающих Юпитер, который также является водородно-гелиевым шаром. Все прочие элементы в его составе долгое время считались лишь незначительной примесью.

Действительно, среди этих «примесей» доминирует метан. Атмосфера гиганта — это коктейль из аммиака, сероводорода и гидросульфида аммония. Водяной пар, по мнению исследователей, скрыт в глубоких, недоступных для прямого наблюдения слоях под плотным облачным покровом.

Группа американских планетологов нашла остроумный способ «взвесить» невидимый кислород, используя в качестве маркера угарный газ (СО). Это соединение обнаружено в следовых количествах в стратосфере планеты, что, по гипотезе ученых, лишь «верхушка айсберга». В статье, опубликованной в The Planetary Science Journal, специалисты описали цепочку превращений.

На больших глубинах, под воздействием гигантского давления и температуры, угарный газ вступает в многоступенчатые реакции, превращаясь в метанол. Затем, благодаря избытку водорода, в дело вступает реакция Хидаки (описанная японским химиком Ясухиро Хидаки в 1989 году). В её ходе метанол реагирует с водородом, производя метильный радикал и, что ключево, — воду.

Таким образом, наблюдаемый в верхних слоях атмосферы СО — лишь остаток, не успевший «переработаться». Его концентрация служит индикатором для расчёта общего запаса кислорода. Результат поразил научное сообщество: на каждый миллион атомов водорода приходится 500-700 атомов кислорода. Эта концентрация примерно в 1.5 раза превышает аналогичный показатель в фотосфере Солнца.

Ещё более интригующим это открытие делает сопоставление с другим известным фактом: в составе Юпитера углерода всё равно почти втрое больше, чем кислорода. Для Солнца и большинства планет системы характерна обратная картина — доминирование кислорода. Исключение, помимо Юпитера, составляет, возможно, Сатурн.

Этот дисбаланс — важная улика. Он свидетельствует, что протопланетный диск, окружавший молодое Солнце, был химически неоднороден. В зоне, где формировались гигантские миры, сконцентрировалось аномально большое количество богатых углеродом соединений, что и навеки определило их уникальный химический «почерк».