Co je pod mraky Jupiteru?

Kde je povrch Jupiteru?

Kdybyste spadli do Jupiteru, nenarazili byste na zem. Klesali byste do stále hustšího prostředí, dokud by vás nezničily tlak a teplota. Co tedy leží pod jeho mraky?

Jupiter na noční obloze

Za jasné noci vypadá Jupiter jako klidný, zářící kotouček. V dalekohledu se zjeví jako kulička s pruhy mraků a povědomou Velkou rudou skvrnou. Působí pevně a uceleně – jako těleso, na které byste mohli ukázat prstem.

Na Zemi je to jednoduché. Proletíte vzduchem a narazíte na skálu nebo mořskou hladinu. U Jupiteru ale nic takového neexistuje.

Sonda Galileo, prosinec 1995

V prosinci roku 1995 se lidstvo pokusilo pod ty mraky nahlédnout. Americká sonda Galileo vyslala do atmosféry malé kuželovité pouzdro. Planetologové v kalifornském výzkumném středisku agentury NASA tehdy žili v přesvědčení, které podpíraly desítky let modelování: čekali divoké, vlhké peklo plné vody, hustých čpavkových mraků a mohutných blesků. Jupiter měl být gigantickou chemickou laboratoří bohatou na vodu.

Realita: suchá zóna a vichr

Realita však vědcům vyrazila dech.

Pouzdro vlétlo do atmosféry rychlostí přes sto sedmdesát tisíc kilometrů v hodině. Když tepelný štít splnil úkol a otevřel se padák, přístroje začaly posílat data. Po vodě nebylo téměř ani stopy. Čpavková mračna byla nečekaně tenká. Místo husté mlhy vstoupila sonda do suché zóny, kde zuřil vichr o rychlosti přes šest set kilometrů za hodinu. Pouzdro padalo téměř hodinu a proniklo sto padesát kilometrů hluboko, do teploty sto padesát stupňů Celsia a tlaku dvaadvaceti atmosfér. Pak se odmlčelo. Hlouběji jeho hliníková konstrukce roztála a přístroje se vypařily v bezedném plynu.

Náš tehdejší předpoklad o rovnoměrné oblačné polévce padl. Sonda narazila na atmosférickou anomálii – obří sestupný proud, který celou oblast doslova vysušil.

Myšlenkový sestup ve skafandru

Co kdybychom se však vydali na sestup znovu v myšlenkovém pokusu, chráněni nezničitelným skafandrem?

Klesáme pod vrstvu bílých čpavkových krystalů, míjíme oranžová mračna hydrosulfidu amonného a noříme se k hlubokým mrakům vody. Sluneční světlo dávno pohltila temnota, kterou prozařují monstrózní výboje blesků. Kolem nás zuří vichry, které pohánějí i samotnou Velkou rudou skvrnu – obří anticyklonu, jejíž kořeny sahají stovky kilometrů hluboko.

Kde končí plyn a začíná kapalina

A právě tady narážíme na hranici naší běžné fyzikální intuice. Ve škole se učíme, že plyn, kapalina a pevná látka jsou jasně oddělené fáze. V hlubinách Jupiteru to však přestává platit.

Plyn je stlačován tak obrovskou vahou, že rozdíl mezi plynem a kapalinou mizí. Vstupujeme do říše superkritické tekutiny. Neexistuje tu žádná mořská hladina, do které byste narazili. Atmosféra kolem vás prostě neznatelně houstne jako sirup, až v ní začnete plavat, aniž jste kdy překročili jakoukoli hranici.

Kovový vodík a héliový déšť

V hloubce deseti tisíc kilometrů přichází ještě radikálnější zlom. Tlak dosahuje dvou milionů atmosfér a teplota stoupá na několik tisíc stupňů. Za těchto podmínek jsou elektrony vytlačeny ze svých atomových obalů a začínají volně proudit. Vodík se stává tekutým kovem.

Vstupujeme do oceánu kovového vodíku, který svým vířením generuje kolosální magnetické pole planety. Podle modelů v tomto pekle dokonce prší. Helium se s kovovým vodíkem nemísí, podobně jako olej s vodou, a jeho kapky pomalu klesají ke středu.

Pevné kamenné jádro?

Dlouho panovala mezi astronomy shoda na tom, co čeká v samotném středu. Učebnice opakovaly zdánlivě nezpochybnitelný předpoklad: hluboko uvnitř leží pevné kamenné jádro o hmotnosti deseti Zemí. Vždyť jak jinak by mladý zárodek planety dokázal svou gravitací nabalit tolik plynu?

Juno a rozředěné jádro

V roce 2016 však k planetě dorazila sonda Juno pod vedením Scotta Boltona. Její měření gravitačního pole přinesla šok. Žádné ostře ohraničené jádro neexistuje.

Juno odhalila takzvané difúzní, rozředěné jádro. Je to rozsáhlá zóna těžkých prvků, která sahá až do poloviny poloměru planety a plynule se mísí s vodíkem a heliem.

Jak jádro vzniklo

Jak mohlo vzniknout? Zde dnes leží hranice našeho poznání. Jedna hypotéza říká, že do mladého Jupiteru narazila obří protoplaneta, jejíž čelní impakt původní jádro rozbil a promíchal s pláštěm. Druhý model namítá, že katastrofa nebyla nutná – jádro mohlo být postupně rozpuštěno a rozptýleno divokou konvekcí kovového vodíku.

Svět plynulých přechodů

Představa pevného tělesa s jasným středem se definitivně rozpadla. Když se dnes podíváme na Jupiter, nevidíme kouli s pevnou slupkou ani plynový balon na kameni. Díváme se na svět plynulých přechodů, kde se vzduch stává mořem a moře kovem, bez jediného schodu, bez jediného břehu. Pád do Jupiteru není cestou k povrchu, ale cestou k pochopení, jak zvláštní může být hmota pod svou vlastní nepředstavitelnou tíhou.