Gli scienziati sanno dalla missione Galileo della NASA nel 1990 che l'atmosfera del più grande pianeta del sistema solare contiene elementi chimici più pesanti, elementi con più protoni nei loro nuclei, rispetto al sole. Ciò significa che l'atmosfera di Giove ha anche un rapporto più elevato di elementi più pesanti rispetto al materiale da cui il pianeta si è formato circa 4,5 miliardi di anni fa. Per ogni atomo di idrogeno, ci sono più atomi di ossigeno o carbonio nell'atmosfera di Giove che nel sole.
Un nuovo studio suggerisce che questa strana composizione chimica potrebbe essere spiegata se il gigante gassoso si fosse formato quattro volte più lontano dal Sole rispetto a dove orbita attualmente. Una tale origine non sarebbe così sorprendente, poiché gli scienziati sanno che i pianeti spesso migrano durante la loro formazione. Questo movimento è solitamente innescato dall'interazione gravitazionale tra il disco di materiale da cui nascono i pianeti di una stella e la stella stessa.
Utilizzando la modellazione al computer della formazione planetaria, il nuovo studio ha scoperto che un Giove formatosi così lontano dal Sole raggiungerebbe le giuste dimensioni attirando molti di quelli che gli scienziati chiamano planetesimi. Questi embrioni planetari si formano negli stessi dischi di detriti dei pianeti, ma più tardi nella formazione di un sistema. Gli scienziati chiamano la distanza media dalla Terra al Sole un'unità astronomica, o AU. Una UA è di circa 150 milioni di chilometri.
"Se Giove fosse migrato da, ad esempio 20 unità astronomiche a dove si trova oggi a cinque unità astronomiche, avrebbe potuto accumulare abbastanza materiale durante le ultime fasi della sua formazione", ha dichiarato a Space.com Ravit Helled, scienziato planetario presso l'Università di Zurigo in Svizzera e co-autore dello studio. "In realtà non è necessario accumulare troppo materiale, ma solo accumularlo abbastanza tardi."
L'accrescimento tardivo è importante. Se i planetesimi avessero colpito il nascente Giove troppo presto, gli elementi più pesanti che contenevano si sarebbero accumulati più vicino all'interno del pianeta, dove sarebbero stati invisibili alla missione Galileo. Ancora più strano è che l'attuale missione della NASA su Giove, Juno, ha fornito misurazioni del campo gravitazionale del pianeta, che non sembrano corrispondere alle osservazioni di Galileo.
"I modelli di struttura che si adattano al campo gravitazionale di Giove misurato da Juno prevedono che la parte esterna del pianeta in realtà non dovrebbe avere molti elementi pesanti", ha affermato Helled. Helled ha aggiunto che quegli elementi pesanti sarebbero rimasti solo negli strati superiori dell'atmosfera del pianeta dopo gli impatti planetesimali perché l'intero pianeta non è abbastanza mescolato.
"Sappiamo da Giunone che Giove non è completamente convettivo, il materiale non è completamente mescolato", ha spiegato Helled. "Quindi la nostra idea è che questa regione esterna non stia necessariamente comunicando con l'interno profondo". C'è ancora molto che gli scienziati non capiscono sull'evoluzione del più grande pianeta del sistema solare, ma le intuizioni sulla formazione di Giove aiuteranno anche a migliorare la nostra comprensione della formazione di pianeti giganti attorno ad altre stelle, ha aggiunto Helled. Lo studio è stato accettato per la pubblicazione sull'Astrophysical Journal ed è stato pubblicato sul repository online arXiv.org il 15 febbraio.