Уран и Нептун: не ледяные гиганты, а миры расплавленной магмы?
Две самые далекие планеты Солнечной системы остаются и самыми загадочными. К Урану и Нептуну за всю историю космонавтики приближался лишь один аппарат — «Вояджер-2», пролетевший мимо них в 1986 и 1989 годах.
С тех пор мы видим их в основном глазами телескопов, а представления об их внутреннем устройстве держатся на компьютерных моделях. И вот одна из таких моделей грозит перевернуть привычную картину: новое исследование предполагает, что внутри этих планет вовсе не лед, а раскаленный океан магмы.
Откуда взялось прозвище «ледяные гиганты»?
Юпитер и Сатурн — настоящие газовые гиганты: они состоят в основном из водорода и гелия. Уран и Нептун тоже имеют водородно-гелиевую атмосферу, но они заметно меньше и устроены, как считалось, иначе. Классическая модель описывает их как слоеную конструкцию: сверху — газовая атмосфера, под ней — огромная мантия из «льдов», а в центре — каменное ядро.
Важная оговорка: «лед» здесь — не замерзшая вода в бытовом смысле. Так астрономы называют соединения воды, аммиака и метана, которые при формировании планет конденсировались в твердую фазу. В недрах же Урана и Нептуна, под колоссальным давлением и при высоких температурах, это вовсе не холодное вещество. Отсюда и закрепившееся, но во многом условное прозвище — «ледяные гиганты».
Что не сходилось. Магнитные поля обеих планет странно перекошены и смещены относительно центра, а ?>распределение тепла плохо укладывалось в ледяную модель. Эти нестыковки давно не давали ученым покоя.
Что предложили исследователи
Команда из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) прогнала серию компьютерных моделей, чтобы проверить: действительно ли недра этих планет ледяные? Работа уже подана в The Astrophysical Journal. Вывод оказался неожиданным. По новой модели внутри Урана и Нептуна — не ледяная мантия, а океан магмы, то есть расплавленного вещества. Строение планеты выглядит так:
- Атмосфера из водорода и гелия. Она переносит тепло из глубин вверх и излучает его в космос.
- Переходный слой — смесь водорода, гелия, магния, монооксида кремния (SiO) и кислорода.
- Океан магмы в самом низу — из силикатов (соединений кремния, основы земных горных пород), железа и водорода.
Иными словами, вместо холодной ледяной начинки — горячая, химически активная среда, ближе к расплавленным недрам каменистых планет, чем к гигантскому ледяному шару.
Причем тут далекие экзопланеты
У этой работы есть и более широкий смысл. Самый распространенный тип планет в нашей галактике — так называемые суб-Нептуны: миры с радиусом от 1 до 4,5 земных. В Солнечной системе аналогов им нет, поэтому понять, как они устроены и формируются, крайне трудно.
И тут Уран с Нептуном могут стать «эталоном для сравнения». Авторы подчеркивают: не очевидно, что ледяные гиганты и суб-Нептуны должны принципиально различаться лишь потому, что находятся на разном расстоянии от своей звезды. Базовая химия их атмосфер похожа — а значит, океаны магмы могут задавать общие условия и для тех, и для других.
При этом сами исследователи честно оговариваются: это лишь одна из нескольких моделей, успешно описывающих наблюдаемые особенности обеих планет. Не истина в последней инстанции, а сильная рабочая гипотеза.
Когда мы узнаем правду
Поставить точку в споре сможет только новая миссия — а отправить аппарат к этим планетам пока никто твердо не планирует. Концепции, впрочем, существуют: проект Uranus Orbiter and Probe (UOP) предполагает выход на орбиту вокруг Урана и сброс зонда прямо в его атмосферу, а Neptune Odyssey нацелен на Нептун. Обе миссии заодно изучали бы многочисленные спутники планет.
Пока же Уран и Нептун хранят свои тайны. Но именно такие споры и двигают науку вперед — и однажды мы все-таки заглянем им внутрь.
По материалам Universe Today (Laurence Tognetti).
