Уран и Нептун состоят не из того, о чём мы думали, подсказывают новые исследования.

Уран и Нептун состоят не из того, о чём мы думали, подсказывают новые исследования.

1 мин


Астрономы долгое время считали, что ледяные гиганты Уран и Нептун богаты замерзшей водой. Однако новое исследование предполагает, что они также могут иметь тонны метанового льда.

Результаты могут помочь решить загадку о том, как образовались эти ледяные миры.

Уран и Нептун состоят не из того, о чём мы думали, подсказывают новые исследования.
На этом снимке, полученном космическим телескопом «Джеймс Уэбб», Уран светится внутри своей оболочки из ярких колец. Изображение: NASA, ESA, CSA, STScI

Многое об Уране и Нептуне остаётся неизвестным. Эти ледяные гигантские миры посетил лишь один космический корабль «Вояджер-2», который пролетел мимо них в 1980-х годах. В результате учёные имеют лишь смутное представление о составе ледяных гигантов — например, о том, что они содержат значительное количество кислорода, углерода и водорода.

Чтобы узнать больше о том, из чего состоят Уран и Нептун, астрономы разработали модели, соответствующие физическим свойствам, измеренным «Вояджером-2» и наземными телескопами. Многие модели предполагают, что планеты имеют тонкую оболочку из водорода и гелия; нижележащий слой сжатой суперионной воды и аммиака; и центральное скалистое ядро. (Вода – это то, что даёт им титул «ледяных гигантов».) По некоторым оценкам, на Уране и Нептуне может быть в 50 тысяч раз больше воды, чем в земных океанах.

Но авторы нового исследования говорят, что эти модели игнорируют способ формирования ледяных гигантов. Когда Уран и Нептун образовались из пылевого облака, окружавшего молодое солнце, они поглотили, или срослись, объекты, называемыми планетезималями. Команда говорит, что эти планетезимали напоминают современные кометы, такие как 67P/Чурюмова-Герасименко, которые происходят из пояса Койпера, области ледяных тел в форме пончика за орбитой Нептуна.

Уран и Нептун состоят не из того, о чём мы думали, подсказывают новые исследования.
Уран может быть наполнен мягким метаном, но подтвердить это может только миссия орбитального корабля. Изображение: NASA

Однако, в отличие от предположительно богатых водой ледяных гигантов, большая часть этих планетезималейных объектов богата углеродом. Итак, «как возможно сформировать ледяного гиганта из бедных льдом строительных блоков?», — сказал Ури Маламуд (Uri Malamud), ведущий автор исследования и планетолог из Техниона – Израильского технологического института.

Чтобы разрешить этот очевидный парадокс, Маламуд и его соавторы построили сотни тысяч моделей недр Урана и Нептуна. Алгоритм, который они использовали, «подбирал подходящий состав для поверхности планеты и постепенно продвигался глубже в центральную точку планеты». Они рассмотрели несколько химических веществ, включая железо, воду и метан, основной компонент природного газа. Затем они попытались определить, какая модель больше всего напоминает настоящих ледяных гигантов по таким характеристикам, как радиус и масса.

Из различных построенных ими моделей астрономы обнаружили, что модели с содержанием метана соответствуют их критериям, поскольку метан находится либо в виде твёрдых кусков, либо, учитывая давление, в кашеобразном состоянии, образуя толстый слой между водородно-гелиевой оболочкой и слоем воды. В некоторых моделях метан составлял 10% массы планеты.

Команда опубликовала свои результаты, которые ещё не прошли экспертную оценку, на сервере препринтов arXiv в марте.

Этот метан является ключом к разрешению ледяного парадокса. По словам исследователей, лёд мог образоваться, когда водород на растущих планетах вступал в химическую реакцию с углеродом в планетезималях, которые эти планеты аккрецировали. Такие реакции происходят при высоких температурах и сверхвысоком давлении — в миллионы раз превышающем давление воздуха, которое мы испытываем на Земле. По мнению учёных, именно такие условия существовали на развивающихся планетах.

Результаты могут дать более глубокое понимание этих малоизученных планет, хотя проверить, действительно ли они богаты метаном, будет непросто, сказал Маламуд. Это станет целью одной из нескольких предложенных миссий NASA и других космических агентств, целью которых является исследование Урана.


Понравилось? Поделитесь с друзьями!

Комментарии

- комментариев

Включить уведомления Да Спасибо, не надо