Есть ли твёрдая поверхность у газовых-гигантов?

Еще со школы известно, что самые крупные планет солнечной системы называются газовыми гигантами. Такое наименование они носят неспроста поскольку в основном состоят из водорода, гелия, метана и аммиака и вся эта газовая смесь формирует очертание планеты.

Изначально по предположениям ученых планеты Солнечной системы и само Солнце образовались из одного огромного газопылевого облака, однако как мы знаем химический состав планет разительно отличается. Некоторые планеты нашей системы образовались в основном из тяжёлых элементов, они имеют высокую плотность и твёрдую поверхность, другие же планеты образовались из газа и льда. Но что же скрывается там глубоко внутри этого газовых облаков, имеют ли газовые планеты твёрдую поверхность и что вообще происходит внутри этих планет? Давайте попробуем разобраться (сразу оговоримся, что достоверных сведений о внутренней структуре газовых гигантов современная наука не имеет, поэтому о том, что там у них внутри ученым остается только предполагать на основе физических законов и моделей).

Газовые гиганты Юпитер и Сатурн.

Они в отличие от планет земной группы имеют очень малую среднюю плотность. Состоят преимущественно из водорода и гелия, а их внутренняя структура исследована крайне плохо. Но одно мы знаем точно, Юпитер и Сатурн настолько велики, что под воздействием сил тяжести и гравитации водород и гелий в их центрах сжимаются колоссальным давлением. Некоторые теоретические модели предсказывают давление в ядре этих планет больше чем 100 000 000 бар. (ну или ~ 98 700 000 привычных нам атмосфер.)

Как вы понимаете, под огромным давлением внутри газовых гигантов знакомые нам на Земле материалы могут приобретать странные формы. При спуске на несколько тысяч километров ниже видимых облаков Юпитера и Сатурна давление становится настолько большим, что водород начинает переходить из газообразного состояния в жидкое и скорее всего формирует океан, причём следует понимать что переход в жидкость является достаточно плавным. При спуске глубже, с ростом давления, жидкий водород ещё больше сожмется и на определённой глубине, без шансов, он начнет переходить в твёрдое или как его еще называют металлизированное состояние, в котором он уже имеет свойства схожие с обычными металлами. Поскольку этот переход тоже является плавным (очень густой жидкий водород мало отличается от металлизированного механическими свойствами), то как таковой твёрдой поверхности, с четко выраженной границей, к которой мы привыкли на Земле, газовые гиганты скорее всего не имеют, равно как и чёткой жидкой поверхности тоже.

Между тем по имеющимся данным, каждая газовая планета имеет ядро, образованное из более тяжёлых элементов, и эти ядра все-таки являются горно-ледниковыми телами, той самой основой что образовалась ещё перед захватом газа из окружающей туманности и формированием планеты. Находясь в самом центре, ядра находятся под давлением в десятки миллионов баров, они состоят преимущественно из углерода, железа, азота, кремния и кислорода в сочетании с водородом.

Стоит отметить что Юпитер ещё интересен тем, что излучает больше энергии, чем получает от Солнца. Это тепло обусловлено радиоактивным распадом и энергией, высвобождающейся в результате оседания тяжёлых элементов на ядро.

Ледяные гиганты Уран и Нептун

Другой, не менее интересный класс планет-гигантов это ледяные гиганты. К ним относятся Уран и Нептун, которые серьёзно отличаются по своему составу и внутреннему строению от Юпитера и Сатурна.

Хотя они их и называют ледяными гигантами, Уран и Нептун не имеют твёрдой поверхности. Как известно, синяя поверхность планет, который мы все видим на фотографиях НАСА не является настоящей поверхностью планеты в земном понимании. Они состоят из некоторого количества водорода и гелия, но также содержат и более тяжёлые элементы, такие как кислород, углерод, азот и сера. Большая часть массы Урана и Нептуна находится в их ядрах. Ядра ледяных гигантов относительно их размеров больше, чем у газовых гигантов, а в их внутреннем строении отсутствует огромная прослойка металлизированного водорода, что проиллюстрировано на рисунке ниже.

Собственно из-за такого строения Уран и Нептун, и называют ледяными великанами. Терминология «ледяного гиганта» закрепилась в 1990-х годах, когда исследователи поняли, что Уран и Нептун композиционно отличаются от Юпитера и Сатурна.

На сегодня современная наука придерживается мнения что в отличие от планет земной группы, планеты-гиганты хотя и имеют твердое ядро. как таковой привычной нам твердой поверхности все-таки не имеют. Они в основном состоят из различных газов, которые на разных "слоях" находятся в разных состояниях. В самом центре находится ядро, состоящее из горных пород и льда, которые находятся под огромным давлением.