Тайны ледяных гигантов: о строении недр Урана и Нептуна

Фото из открытых источников

Учёные из University of California Berkeley предложили новую гипотезу о внутреннем строении Урана и Нептуна. Согласно исследованию, опубликованному на портале PNAS, недра этих ледяных гигантов состоят из слоистых структур, напоминающих поведение нефти и воды, которые не смешиваются между собой.

Традиционно предполагалось, что внутренности этих планет представляют собой однородный «суп» из воды, метана и аммиака. Однако новая гипотеза утверждает обратное. Под водородно-гелиевыми атмосферами Урана и Нептуна скрывается сложная структура: верхний слой — огромный океан воды, а под ним — слой сильно сжатой жидкости, содержащей углерод, азот и водород. Эти слои разделены чёткой границей, поскольку водород отделяется от других веществ под влиянием экстремальных температур и давления.

Для проверки этой гипотезы учёные использовали компьютерное моделирование, которое впервые позволило проанализировать поведение атомов в условиях, характерных для недр планет. Исследование включало моделирование более 500 атомов при давлениях, превышающих земное в 3,4 миллиона раз, и температурах около 4750 Кельвинов. Полученные результаты подтвердили, что в таких условиях вода и углеводороды разделяются, формируя два устойчивых слоя. 

Интересно, что верхний водный слой, вероятно, подвержен конвекции, что вызывает образование хаотичного магнитного поля. Это объясняет особенности магнитных полей Урана и Нептуна, которые отличаются от полей газовых гигантов, таких как Юпитер и Сатурн.

Выводы учёных согласуются с гравитационными данными, собранными миссией «Вояджер-2» в 1980-х годах. Более того, они предполагают, что аналогичная слоистая структура может быть свойственна и экзопланетам, похожим по размерам на Уран и Нептун.

Исследователи намерены продолжить свои эксперименты в лабораторных условиях, чтобы проверить гипотезу при сверхвысоких температурах и давлениях. Кроме того, будущие миссии НАСА к Урану, оснащённые доплеровским визуализатором, могут дать более точные данные о внутреннем строении планеты и подтвердить теорию на практике.