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Revelations on Jupiter's formation, evolution and interior: Challenges from Juno results

Helled, Ravit und Stevenson, David und Lunine, J. I. und Bolton, S. und Nettelmann, Nadine und Atreya, S und Guillot, T und Militzer, B und Miguel, Y. und Hubbard, W.B. (2022) Revelations on Jupiter's formation, evolution and interior: Challenges from Juno results. Icarus: International Journal of Solar System Studies. Elsevier. doi: 10.1016/j.icarus.2022.114937. ISSN 0019-1035.

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Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103522000586

Kurzfassung

The Juno mission has revolutionized and challenged our understanding of Jupiter. As Juno transitions to its extended mission, we review the major findings of Jupiter's internal structure relevant to understanding Jupiter's formation and evolution. Results from Juno's investigation of Jupiter's interior structure imply that the planet has compositional gradients and is accordingly non-adiabatic, with a complex internal structure. These new results imply that current models of Jupiter's formation and evolution require a revision. In this paper, we discuss potential formation and evolution paths that can lead to an internal structure model consistent with Juno data, and the constraints they provide. We note that standard core accretion formation models, including the heavy-element enrichment during planetary growth is consistent with an interior that is inhomogeneous with composition gradients in its deep interior. However, such formation models typically predict that this region, which could be interpreted as a primordial dilute core, is confined to ∼10% of Jupiter's total mass. In contrast, structure models that fit Juno data imply that this region contains 30% of the mass or more. One way to explain the origin of this extended region is by invoking a relatively long (~2 Myrs) formation phase where the growing planet accretes gas and planetesimals delaying the runaway gas accretion. This is not the same as the delay that appears in standard giant planet formation models because it involves additional accretion of solids in that period. However, both the possible new picture and the old picture are compatible with the formation scenario recently proposed to explain the separation of two meteoritic populations in the solar system. Alternatively, Jupiter's fuzzy core could be a result of a giant impact or convection post-formation. These novel scenarios require somewhat special and specific conditions. Clarity on the plausibility of such conditions could come from future high-resolution observations of planet-forming regions around other stars, from the observed and modeled architectures of extrasolar systems with giant planets, and future Juno data obtained during its extended mission.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/148794/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:Bisher nur online erschienen.
Titel:Revelations on Jupiter's formation, evolution and interior: Challenges from Juno results
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Helled, RavitInstitute for Computational Science, University of Zurich, Zurich, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stevenson, DavidCaltech, Pasadena, California 91125, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lunine, J. I.Cornell University, Ithaka, NY, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bolton, S.SWRI, Southwest Research Institute, San Antonio, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nettelmann, NadineNadine.Nettelmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Atreya, SUniversity of Michigan, Climate and Space Sciences and Engineering, Ann Arbor, MI 48109, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Guillot, TObservatoire de Cote d'AzurNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Militzer, BDepartment of Earth and Planetary Science, University of California, Berkeley, CA 94720, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Miguel, Y.Leiden Observatory, Leiden University, PO Box 9513, NL-2300 RA Leiden, the Netherlands 0000-0002-7064-8270NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hubbard, W.B.University of Arizona, Tucson, AZ 85721, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:7 Februar 2022
Erschienen in:Icarus: International Journal of Solar System Studies
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.icarus.2022.114937
Verlag:Elsevier
ISSN:0019-1035
Status:veröffentlicht
Stichwörter:planets and satellites: interiors; planets and satellites: composition
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt PLATO - PMC und Science
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Extrasolare Planeten und Atmosphären
Hinterlegt von: Nettelmann, Nadine
Hinterlegt am:22 Feb 2022 07:36
Letzte Änderung:22 Feb 2022 07:36

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