راز نهفته در قلب مشتری، پیچیدگی تازه‌ای پیدا کرده است زیرا پژوهش جدیدی پیشنهاد می‌کند که یک برخورد غول‌پیکر ممکن است مسئول شکل‌گیری هسته آن نبوده باشد.

به نقل از ساینس‌دیلی، پیش‌تر تصور می‌شد که یک برخورد عظیم با سیاره‌ای اولیه که نیمی از مواد هسته مشتری را در خود داشته، بخش مرکزی این غول گازی را به اندازه‌ای در هم آمیخته که وضعیت امروزی درون آن را توضیح دهد.

اما مطالعه‌ای که به تازگی منتشر شده نشان می‌دهد ترکیب آن در واقع به چگونگی جذب عناصر سنگین و سبک توسط سیاره در حال رشد هنگام شکل‌گیری و تکاملش برمی‌گردد.

برخلاف آنچه دانشمندان انتظار داشتند، هسته بزرگ‌ترین سیاره منظومه شمسی مرز تیزی ندارد، بلکه به‌تدریج در لایه‌های اطرافِ عمدتا هیدروژنی محو می‌شود که ساختاری است که به آن «هسته رقیق» گفته می‌شود.

از زمانی که فضاپیمای جونو ناسا برای نخستین بار وجود هسته را آشکار کرد، اینکه این هسته رقیق چگونه شکل گرفته، یک پرسش کلیدی برای دانشمندان و ستاره‌شناسان بوده است.

با استفاده از شبیه‌سازی‌های فوق‌پیشرفته ابررایانه‌ای از برخوردهای سیاره‌ای، همراه با روشی جدید برای بهبود نحوه شبیه‌سازی اختلاط میان مواد، پژوهشگرانی از دانشگاه دورام با همکاری دانشمندانی از ناسا، مؤسسه SETI و CENSSS در دانشگاه اسلو، بررسی کردند که آیا یک برخورد عظیم می‌توانسته هسته رقیق مشتری را پدید آورد یا خیر.

این شبیه‌سازی‌ها روی ابررایانه DiRAC COSMA در دانشگاه دورام، با استفاده از نرم‌افزار متن‌باز پیشرفته SWIFT اجرا شدند.

این مطالعه نشان داد که در هیچ‌یک از شبیه‌سازی‌های انجام‌شده حتی در آن‌هایی که شامل برخورد تحت شرایط بسیار افراطی بودند، ساختار هسته رقیق پایدار ایجاد نمی‌شود.

در عوض، شبیه‌سازی‌ها نشان دادند که مواد متراکم سنگ و یخ در هسته که در اثر برخورد جابه‌جا می‌شوند، خیلی سریع دوباره جای خود را می‌یابند و مرز مشخصی با لایه‌های بیرونی هیدروژن و هلیوم باقی می‌گذارند، به‌جای اینکه منطقه‌ای با گذار هموار میان این دو بخش شکل بگیرد.

توماس ساندنس، نویسنده اصلی مطالعه از دانشگاه دورام، در تأملی بر یافته‌ها می‌گوید: کاوش در اینکه یک سیاره غول‌پیکر مانند مشتری چگونه به یکی از خشن‌ترین رخدادهایی که یک سیاره در حال رشد می‌تواند تجربه کند واکنش نشان می‌دهد، شگفت‌انگیز است. ما در شبیه‌سازی‌هایمان می‌بینیم که این نوع برخورد سیاره را تا عمق هسته‌اش می‌لرزاند اما نه به شکلی که بتواند هسته درون مشتری را که امروز می‌بینیم توضیح دهد.

مشتری تنها سیاره‌ای نیست که هسته رقیق دارد، چرا که دانشمندان به تازگی شواهدی یافته‌اند که نشان می‌دهد زحل نیز چنین ساختاری دارد.

لوییس تئودورو از دانشگاه اسلو می‌گوید: این واقعیت که زحل هم هسته رقیق دارد، این ایده را تقویت می‌کند که این ساختارها نتیجه برخوردهای نادر و با انرژی فوق‌العاده بالا نیستند، بلکه در طول فرآیند طولانی رشد و تکامل سیاره به‌تدریج شکل می‌گیرند.

یافته‌های این مطالعه همچنین می‌تواند به دانشمندان برای درک و تفسیر بسیاری از سیاره‌های فراخورشیدی هم‌اندازه مشتری و زحل که در اطراف ستاره‌های دوردست مشاهده شده‌اند، کمک کند. اگر هسته‌های رقیق حاصل برخوردهای نادر و افراطی نباشند، آنگاه شاید بیشتر یا همه این سیارات، هسته‌های پیچیده مشابهی داشته باشند.

جیکوب کِگِریس، نویسنده همکار مطالعه، می‌گوید: برخوردهای غول‌آسا بخش مهمی از تاریخ بسیاری از سیاره‌ها هستند، اما آن‌ها نمی‌توانند همه چیز را توضیح دهند! این پروژه همچنین گام دیگری در توسعه روش‌های جدید شبیه‌سازی این رخدادهای فاجعه‌بار با جزئیات هرچه بیشتر را سرعت بخشید و به ما کمک کرد تا همچنان در محدود کردن چگونگی شکل‌گیری این تنوع شگفت‌انگیز از دنیاهایی که در منظومه شمسی و فراتر می‌بینیم پیش برویم.