Ny studie motverkar tanken att Jupiters mystiska kärna bildades genom en gigantisk kollision

21 augusti 2025

av Durham University

redigerad av Sadie Harley, granskad av Robert Egan

vetenskaplig redaktör

biträdande redaktör

Den här artikeln har granskats enligt Science X:s redaktionella process och policys. Redaktörerna har lyft fram följande egenskaper samtidigt som de säkerställer innehållets trovärdighet:

faktakollad

peer-reviewed publicering

pålitlig källa

korrekturläst

En ny studie från Durham University har funnit att en gigantisk kollision kanske inte är ansvarig för bildandet av Jupiters anmärkningsvärda "utspädda" kärna, vilket utmanar en teori om planetens historia.

Jupiter, den största planeten i vårt solsystem, har en gåta i sitt hjärta. Till skillnad från vad forskare en gång förväntade sig har dess kärna inte en skarp gräns utan blandar istället gradvis in i de omgivande lagren av mestadels väte (en struktur som kallas en utspädd kärna).

Hur denna utspädda kärna bildades har varit en nyckelfråga bland forskare och astronomer sedan NASA:s Juno-rymdfarkost först avslöjade dess existens.

En tidigare studie föreslog att en kolossal kollision med en tidig planet innehållande hälften av Jupiters kärnmateriel skulle kunna ha blandat ihop den centrala regionen på Jupiter fullständigt, tillräckligt för att förklara planetens interiör idag.

Genom att använda toppmoderna superdatorsimuleringar av planetära kollisioner, med en ny metod för att förbättra simuleringens behandling av blandningen mellan material, testade forskare från Durham University, i samarbete med forskare från NASA, SETI och CENSSS, University of Oslo, om en sådan massiv kollision kunde ha skapat Jupiters utspädda kärna.

Simuleringarna kördes på DiRAC COSMA-superdatorn som är värd vid Durham University med den toppmoderna SWIFT open-source mjukvaran.

Studien visade att en stabil utspädd kärnastruktur inte producerades i någon av de genomförda simuleringarna, även inte i de som involverade kollisioner under extrema förhållanden.

Istället visar simuleringarna att det tätare kärn- och ismaterial som förskjuts av en kollision skulle snabbt sjunka tillbaka och lämna en tydlig gräns med de yttre lagren av väte och helium, istället för att bilda en jämn övergångszon mellan de två regionerna.

Studiens resultat, publicerade i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, stöder därför inte hypotesen att Jupiters utspädda kärna skapades av en enda dramatisk kollision, utan föreslår istället att det är resultatet av hur den växande planeten absorberade tunga och lätta material när den bildades och utvecklades.

Reflekterande över resultaten sa huvudförfattaren till studien, Dr. Thomas Sandnes från Durham University, "Det är fascinerande att utforska hur en jätteplanet som Jupiter skulle reagera på en av de mest våldsamma händelser en växande planet kan uppleva.

"Vi ser i våra simuleringar att denna typ av kollision bokstavligen skakar planeten till dess kärna - bara inte på rätt sätt för att förklara Jupiters interiör som vi ser idag."

Jupiter är inte den enda planeten med en utspädd kärna, eftersom forskare nyligen har funnit bevis för att även Saturn har en.

Dr. Luis Teodoro vid University of Oslo sade, "Det faktum att Saturn också har en utspädd kärna stärker idén att dessa strukturer inte är resultatet av sällsynta, extremt högenergikollisioner utan istället bildas gradvis under den långa processen med planetarisk tillväxt och evolution."

Studiens resultat kan också hjälpa till att informera forskares förståelse och tolkning av de många exoplaneter med Jupiter- och Saturn-storlek som har observerats runt avlägsna stjärnor.

Om utspädda kärnor inte skapas av sällsynta och extrema kollisioner kanske de flesta eller alla dessa planeter har jämförelsevis komplexa innerst

Medförfattaren till studien, Dr. Jacob Kegerreis, sa, "Jättekollisioner är en nyckelkomponent i många planeters historia, men de kan inte förklara allt!

"Detta projekt accelererade också ytterligare ett steg i vår utveckling av nya sätt att simulera dessa katastrofala händelser i allt större detalj, vilket hjälper oss att fortsätta att begränsa hur den fantastiska mångfalden av världar vi ser i solsystemet och bortom kom till."

Mer information: T.D. Sandnes et al, No dilute core produced in simulations of giant impacts on to Jupiter, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2025). På arXiv DOI: 10.48550/arxiv.2412.06094

Tidskriftsinformation: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, arXiv

Tillhandahållet av Durham University