Тривалий час у науковому середовищі панувала думка, що Уран і Нептун – це крижані гіганти, багаті на замерзлу воду. Однак нещодавно вчені провели нове дослідження, за результатами якого з’явилося припущення, що ці планети також можуть містити тонни метанового льоду. Щобільше, ці результати можуть допомогти у розкритті таємниці їхнього утворення.
Багато чого про Уран і Нептун залишається невідомим. До цих крижаних гігантських планет дістався поки що лише один космічний апарат – “Вояджер-2”, і це сталося ще у 1980-х роках. Тож наразі у вчених є лише приблизне уявлення щодо складу цих крижаних гігантів – наприклад, про те, що вони містять значну кількість кисню, вуглецю і водню.
Щоб дізнатися більше про те, з чого складаються Уран і Нептун, астрономи на основі даних, зібраних за допомогою “Вояджера-2” і земних телескопів, розробили моделі, які відповідали б фізичним властивостям планет. Згідно з більшістю моделей, ці планети мають тонку водневу і гелієву оболонку, нижче знаходиться шар замороженої води та аміаку, а ще нижче – центральне кам’янисте ядро. Власне, через величезну кількість водяного льоду вони й отримали назву “крижані гіганти”. За деякими оцінками, ці планети можуть містити в 50 тис. разів більше води, ніж океани на Землі.
Але автори нового дослідження бачать у цих моделях певні недоліки – вони не беруть у розрахунок спосіб формування цих планет. Коли Уран і Нептун формувалися з хмари пилу та газу, вони поглинули планетезималі, що нагадують сучасні комети, які походять з поясу Койпера за межами орбіти Нептуна. Проте, на відміну від нібито багатих на воду крижаних гігантів, значна частина цих планетезималей була багата на вуглець. Тож вчені ставлять цілком логічне запитання, як можна сформувати крижаного гіганта з будівельних блоків, що містять мало льоду?
Щоб вирішити очевидний парадокс, команда науковців розробила тисячі моделей внутрішньої будови Урана і Нептуна. Алгоритм, який вони використовували, “починає підбирати відповідний склад для поверхні планети, і поступово просувається вглиб до центральної точки планети”. Вони розглянули кілька хімічних речовин, включаючи залізо, воду і метан, основний компонент природного газу, а потім спробували визначити, яка модель найбільше нагадує реальних крижаних гігантів за такими характеристиками, як радіус і маса.
Найкраще відповідали їхнім критеріям моделі, які містять метан, причому або у твердому стані, або у “кашоподібному”, який утворює товстий шар між воднево-гелієвою оболонкою і шаром води. У деяких моделях метан становив 10% маси планети.
Метан є ключем до розгадки цього парадокса. Лід міг утворитися, коли водень у зростаючих планетах вступав у хімічну реакцію з вуглецем у планетезималях. Такі реакції відбуваються при високих температурах і надвисокому тиску, і саме такі умови, на думку науковців, спостерігалися на цих планетах під чах їхнього формування. Звісно, ці дані ще потрібно ретельно перевіряти, що не так вже й просто. Але це входить в перелік планів кількох майбутніх місій NASA та інших космічних агентств, які збираються дослідити Уран.
Читайте також: