Давняя классификация Урана и Нептуна как «ледяных гигантов» может быть неверной

Фото из открытых источников

Что, если наше понимание состава Урана и Нептуна было неверным, особенно в отношении их классификации как «ледяных гигантов»? Именно на этот вопрос направлено недавнее исследование, принятое к публикации в журнале Astronomy & Astrophysics. Группа исследователей из Цюрихского университета исследовала внутреннее строение Урана и Нептуна. Это исследование может помочь учёным не только лучше понять формирование и эволюцию Урана и Нептуна, но и дать ключ к пониманию Юпитера и Сатурна, а также газообразных экзопланет.

Для исследования исследователи проанализировали ряд компьютерных моделей, разработанных для моделирования внутреннего строения Урана и Нептуна на основе текущих данных о планетах для каждого из них, включая массу, экваториальный радиус, давление, опорный радиус, период вращения и гравитационные моменты. Объединяя это с новыми алгоритмами, исследователи хотели добиться лучшего понимания внутреннего строения как Урана, так и Нептуна, а также внутреннего строения планет в целом. Хотя экваториальный радиус планеты измеряется от центра планеты до ее экватора, этот метод лучше всего подходит для твердых поверхностей. Поскольку Уран и Нептун являются газовыми планетами, их экваториальные радиусы измеряются от центра до края их газовых атмосфер. Поэтому для газовых планет, таких как Уран и Нептун, при моделировании используются опорные радиусы.

В конечном итоге исследователи обнаружили, что в составе недр Урана и Нептуна преобладают камни и вода. В частности, соотношение камня и воды у Урана почти в 10 раз больше, чем у Нептуна. В результате исследователи намекают на изменение давней классификации Урана и Нептуна как «ледяных гигантов» на «каменные гиганты».

В заключение исследования говорится: «Учитывая потенциал будущих специализированных миссий к Урану и Нептуну, наш метод также предоставляет гибкий и объективный инструмент для интерпретации получаемых данных. В конечном счёте, недра Урана и Нептуна остаются загадочными не потому, что они недоступны, а потому, что данные, необходимые для раскрытия их тайн, всё ещё недоступны. До тех пор лишь множество моделей, а не одна единственная, смогут охватить весь спектр возможностей, скрытых в их глубинах».

Единственным созданным человеком космическим аппаратом, посетившим Уран и Нептун, был Voyager 2 НАСА, который совершил полеты в январе 1986 и августе 1989 года соответственно. Несмотря на эти два коротких пролета, Voyager 2 получил обширные знания об обоих газовых гигантах, включая данные об их атмосферах, составе недр, лунах и вращательных свойствах. Для Урана Voyager 2 открыл два новых кольца и 10 лун, что дало ученым новое представление о формировании и эволюции каменистых планетарных тел. Voyager 2 был первым, кто обнаружил, что Уран вращается на боку, но все еще демонстрирует магнитное поле, подобное земному. Было обнаружено, что освещенный Солнцем полюс планеты испускает ультрафиолетовое излучение и даже излучает своеобразное свечение. Для Нептуна Voyager 2 измерил массу планеты, а также наблюдал полярные сияния, которые были слабее, чем на Земле, поскольку магнитное поле Нептуна было смещено от центра планеты.

Будущие запланированные миссии к Урану либо только предложены, либо всё ещё находятся на стадии планирования, последний из которых — китайский космический аппарат «Тяньвэнь-4», а NASA рассматривает миссию «Орбитер и зонд Уран». Для Нептуна было предложено более полудюжины миссий, наиболее известной из которых является миссия NASA «Нептун Одиссей». Одной из основных причин, по которой не отправляются ещё одни космические аппараты к Урану или Нептуну, является огромное расстояние и время, необходимое для их достижения. «Вояджер-2» обошёл это, воспользовавшись выравниванием планет, которое происходит лишь раз в 175 лет, что позволило «Вояджеру-2» и его космическому аппарату-близнецу «Вояджеру-1» посетить все внешние планеты за малую часть времени.

Уран и Нептун давно называют «ледяными гигантами» из-за более высокого соотношения воды и горных пород, чем у Юпитера и Сатурна, которые в основном состоят из водорода и гелия и по праву считаются «газовыми гигантами». Поэтому подобные исследования не только помогают учёным понять формирование и эволюцию газовых гигантов в нашей Солнечной системе, но и проливают свет на формирование и эволюцию экзопланет-газовых гигантов. Какие новые открытия о недрах Урана и Нептуна сделают учёные в ближайшие годы и десятилетия? Время покажет, и именно поэтому мы, учёные!