Уран и Нептун могут быть не такими, как мы думали
Уран и Нептун десятилетиями относили к классу ледяных гигантов — считалось, что под их плотными атмосферами преобладают вода, аммиак и метан в необычных высокотемпературных формах. Однако прямых доказательств этому нет — состав далеких от Земли планет по-прежнему остается загадкой, пишет Earth.com.
Новые компьютерные модели показывают альтернативу: внутри планет могут находиться сверхгорячие текучие смеси каменных пород, железа и водорода — так называемый магматический океан. При экстремальных давлениях и температурах силикатные породы смешиваются с железом и водородом, образуя единую среду, где граница между жидкостью и газом теряет смысл.
Что говорят расчеты
Исследователи создали многослойные модели Урана и Нептуна и сравнили их с шестью наблюдаемыми характеристиками: радиус, температура, поток внутреннего тепла, вариации гравитационного поля.
Наиболее удачные модели:
Нептун: окол 13% водорода по массе.
Уран: 14% водорода.
В обеих моделях магматический океан занимает внутренние три четверти радиуса, а выше находится оболочка, богатая водородом.
Расчеты хорошо объясняют наблюдаемые данные, хотя для Нептуна расчетная температура оказалась выше наблюдаемой примерно на 12°C, а для Урана один из параметров гравитации зависит от неопределенных поправок на глубинные ветры.
Почему Уран «холодный»
В модели Урана получился более мощный слой, блокирующий тепло, чем у Нептуна. Это может объяснять, почему Уран выделяет намного меньше внутреннего тепла. Однако авторы специально подбирали параметры этого слоя под известные данные, поэтому истинная причина «тусклости» Урана пока не раскрыта.
Согласно новым прогнозам, на планете немало метана и сероводорода, однакоо крайне низкое количество аммиака, что соответствует наблюдениям. Возможное объяснение: азот растворяется в глубокой расплавленной смеси, а метан остается в атмосфере. Вода может образовываться в недрах при реакции водорода с раскаленным камнем, а не быть унаследованной с момента формирования.
Связь с экзопланетами
Авторы связывают Уран и Нептун с субнептунами у других звезд. Более массивные миры захватывают больше водорода, и две внешние планеты Солнечной системы оказываются на верхнем по массе краю общего семейства субнептунов, а не принципиально отдельным типом.
Новая работа не отменяет теорию о ледяных мирах. Другие модели, построенные независимыми исследователями, допускают иное смешение пород, льдов и газов, но также соответствуют данным. Неопределенность оценки доли водорода в новой работе составляет около двух процентных пунктов.
Под вопросом оказался даже термин «ледяные гиганты». Ученые предлагают альтернативы:
«смешивающиеся гиганты»;
«субгиганты»;
«малые гиганты»;
«внешние гиганты»;
«металлические гиганты».
Единственные близкие измерения Урана и Нептуна выполнил Voyager 2 около 40 лет назад. Необходим орбитальный аппарат с атмосферным зондом, который точно измерит гравитацию, магнитное поле, ветры и состав газов на планетах. Как отметила планетолог Равит Хеллед, для объединения всех фрагментов головоломки нужна флагманская миссия.
