Уран і Нептун не такі, як передбачалося: ключ до розгадки таємниці появи цих планет (фото)

Згідно з дослідженням, опублікованим на сервері препринтів arXiv, крижані гіганти Уран і Нептун мають менше води у своїх надрах, ніж передбачалося. Також учені вважають, що всередині планет міститься величезна кількість метанового льоду. Це дослідження може допомогти в розгадці таємниці походження двох найдальших планет Сонячної системи, пише Live Science.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Науковці мають лише загальне уявлення про крижаних гігантів, якими є найвіддаленіші планети Сонячної системи Уран і Нептун. Уперше повз ці планети на відносно близькій відстані у 80-х роках минулого століття пролетів космічний апарат "Вояджер-2". Відтоді жоден зонд не відвідував ці крижані світи і дослідження планет відбуваються за допомогою наземних та космічних телескопів. Тож досі астрономи мають туманне уявлення про те, з чого насправді складаються Уран і Нептун.

Астрономи створили моделі двох планет на підставі даних, зібраних "Вояджером-2" і телескопами. Багато моделей припускають, що крижані світи мають тонку оболонку з водню і гелію, під нею міститься шар замороженої води й аміаку, а нижче — кам'янисте ядро. Передбачається, що на Урані та Нептуні приблизно в 50 тисяч разів більше води, ніж у земних океанах. Через наявність водяного льоду обидві планети отримали назву крижаних гігантів.

Але автори нового дослідження вважають ці моделі хибними, адже вони не враховують спосіб формування цих планет. Відомо, що обидва світи сформувалися з хмари газу і пилу, тобто протопланетного диска, який оточував молоде Сонце. На початкових етапах еволюції планети поглинули планетезималі, тобто будівельні блоки планет і вони нагадували комети. Тобто це були об'єкти, як ті, що знаходяться в поясі Койпера за межами орбіти Нептуна. Але більшість планетезималей складалися здебільшого з вуглецю, а не з води. Тож автори дослідження вказують на парадокс, адже крижані гіганти сформувалися з об'єктів, у яких було мало водяного льоду.

Щоб вирішити цей парадокс, вчені створили тисячі моделей внутрішнього складу Урана і Нептуна. У кожній моделі підбирався відповідний склад для планети від верхніх шарів до ядра. При цьому в моделях враховувалися як головні компоненти залізо, вода і метан.

Потім учені визначили, яка з моделей краще нагадує справжніх крижаних гігантів за радіусом і масою. Астрономи з'ясували, що моделі з метаном відповідають критеріям. Виходить, що метан або в твердому стані, або в м'якшому, створює товстий шар між оболонкою з гелію і водню та шаром води. Деякі моделі показали, що метан може становити 10% маси планет.

Якраз метан і є ключем до розгадки вищевказаного парадоксу. За словами вчених, лід міг утворитися, коли водень на планетах, які набирали масу, вступав у хімічну реакцію з вуглецем у планетезималях. Такі реакції відбуваються за високих температур і дуже високого тиску. Учені вважають, що саме такі умови існували в ранній історії Урана і Нептуна.

Поки що це відкриття залишається лише теорією, яку потрібно ще довести. Тобто чи справді на Урані та Нептуні багато метану і мало води, допоможе з'ясувати лише майбутні космічні апарати, які зможуть довго досліджувати ці світи з їхньої орбіти.