Ледяные гиганты или каменные миры? Новое исследование переворачивает представление об Уране и Нептуне

Уран и Нептун — две планеты, которые исторически классифицировались и считались «ледяными гигантами», вращающимися далеко в холодных окраинах нашей Солнечной системы. Но, возможно, наше понимание состава этих планет совершенно ошибочно, и их атмосферы могут быть полны камней, предполагают исследователи в новом исследовании.

«Мы обнаружили, что внешние оболочки Урана и Нептуна в основном состоят из камней (а также водорода и гелия), — рассказала Space.com автор исследования Ямила Мигель из Нидерландского института космических исследований. — Это противоречит общепринятому мнению, что они являются ледяными гигантами».

Обе планеты имеют внутренние каменные ядра, окруженные ледяными мантиями, которые, в свою очередь, покрыты толстой атмосферой. Считалось, что эта атмосфера содержит водород, гелий, метан и силикатные облака. В некоторых областях высокого давления газообразная атмосфера переходит в жидкое состояние, но результаты этого исследования показывают, что эти атмосферы также могут быть усеяны камнями.

Исследовательскую группу вдохновил на более пристальное изучение Нептуна и Урана недавние работы, которые показали, что объекты в транснептуновой области — ледяной области за Нептуном — содержат больше камней, чем льда. Предыдущие исследования показали, что такие объекты, как Плутон, кометы и тела пояса Койпера, действительно имеют каменистые атмосферы, пояснили авторы нового исследования. «Мы подумали: если эти объекты в основном состоят из камней, то, возможно, Уран и Нептун — тоже?» — говорит Мигель.

Чтобы прийти к своим выводам, исследователи смоделировали состав обеих планет, симулируя их оболочки (совмещенные внутреннюю и внешнюю атмосферы), мантии и ядра. Основываясь на таких условиях, как температура в атмосферных оболочках каждой планеты, команда обнаружила, что эти условия заставляют силикатные облака в определенных зонах атмосферы конденсироваться в каменистый материал.

Таким образом, хотя Уран и Нептун известны как ледяные гиганты, вращающиеся далеко от Солнца на окраинах Солнечной системы, они более каменистые, чем можно было бы ожидать от «ледяной» планеты, по крайней мере, согласно этому исследованию. «Хотя в их недрах может быть довольно много льда, — говорит Мигель, — они определенно не полностью ледяные, как мы привыкли считать».

Мигель утверждает, что эти новые данные могут даже стать поводом для пересмотра классификации планет. «Действительно, стоит изменить их классификацию, чтобы она не вводила в заблуждение, — предлагает она. — Вместо „ледяные“ или „каменистые“, мы могли бы называть их, например, „малыми гигантами“ или как-то ещё».

Важно понимать: это новое исследование не устанавливает окончательную новую классификацию планет-гигантов. Однако оно поднимает интересные вопросы об их составе. Возможно, самое интригующее открытие заключается в том, что условия внутри атмосфер Урана и Нептуна — экстремальные температуры и давление — могут постоянно создавать каменистый материал, который затем кружит в атмосфере подобно частицам пыли или песка. Это означает, что погода на этих планетах может быть не только ледяной и бурной, но и.. каменной. Представьте себе камни, парящие в водородно-гелиевом воздухе: не обломки, врезающиеся в поверхность (твёрдой поверхности там, скорее всего, нет), а скорее мелкозернистые отложения, которые ведут себя почти как газ.

Более того, это открытие может пролить свет на формирование планет в целом. Если Уран и Нептун действительно богаче камнями, чем считалось, это может означать, что протопланетный диск, из которого они сформировались, содержал гораздо больше твёрдых силикатных пород на большом расстоянии от Солнца, чем предполагают классические модели. Возможно, гравитация молодого Юпитера или Сатурна каким-то образом повлияла на этот процесс, но это тема для будущих исследований. А пока астрономам предстоит ответить на новые вопросы: Действительно ли их атмосферы полны камней? Какие ещё тайны скрываются в холодных далёких уголках нашего космического соседства?

Работа была описана в исследовании, опубликованном 5 мая в журнале Astronomy & Astrophysics.