Конец эпохи ледяных гигантов: Уран и Нептун оказались каменными мирами

Исторически сложилось так, что в астрономии две самые удаленные планеты нашей Солнечной системы — Уран и Нептун — классифицировались и рассматривались исключительно как ледяные гиганты. Считалось, что эти холодные, окутанные метановым туманом миры имеют классическое строение: внутреннее скалистое ядро, окруженное массивной мантией из водяного, аммиачного и метанового льда, поверх которой лежит плотная атмосферная оболочка из водорода и гелия.

Однако новое революционное исследование, опубликованное в журнале Astronomy & Astrophysics, предполагает, что наша парадигма относительно состава этих планет может быть совершенно ошибочной.

«Мы выяснили, что внешние оболочки как Урана, так и Нептуна на самом деле состоят преимущественно из горных пород, которые существуют там вперемешку с водородом и гелием. Это открытие прямо противоречит глубоко укоренившемуся мнению, что они являются именно ледяными гигантами, — рассказала ведущий автор исследования Ямила Мигель, астрофизик из Нидерландского института космических исследований (SRON).

Подсказка из темных окраин

Что заставило ученых усомниться в устоявшихся научных догмах? Команда исследователей вдохновилась на более детальное изучение Урана и Нептуна благодаря последним открытиям в транснептуновой области — гигантской темной зоне за орбитой Нептуна, где расположен пояс Койпера.

Долгое время считалось, что объекты на таких экстремальных расстояниях от Солнца должны быть почти полностью ледяными. Однако современные спектроскопические наблюдения показали, что такие тела, как Плутон, многочисленные кометы и другие объекты пояса Койпера, на самом деле преимущественно скалистые и имеют плотные каменистые структуры.

«Мы задали себе вполне логичный вопрос: если эти мелкие объекты, которые служили «строительными блоками» при формировании планет, состоят преимущественно из горных пород, то, возможно, Уран и Нептун впитали в себя те же материалы и тоже являются каменными?» — объясняет логику Ямила Мигель.

Силикатные облака и экстремальная физика

Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи создали чрезвычайно сложные термодинамические компьютерные модели. Они смоделировали условия внутри планет: давление, в миллионы раз превышающее земное, и колоссальные температуры, царящие глубоко в недрах. Ученые смоделировали взаимодействие планетарных ядер, мантий и внешних атмосферных оболочек.

Результаты оказались впечатляющими. Моделирование показало, что при таких экстремальных температурах и давлении газообразная атмосфера гигантов не просто превращается в сверхкритическую жидкость. Эти условия идеальны для того, чтобы силикатные соединения (камни) конденсировались в виде своеобразных облаков и насыщали огромные районы атмосферных оболочек.

Таким образом, хотя Уран и Нептун вращаются на окраинах Солнечной системы, где вода мгновенно замерзает, их химический состав гораздо больше напоминает скалистые планеты, чем можно было бы ожидать от ледяного газового пузыря.

Пора менять терминологию?

Исследовательница утверждает, что эти выводы настолько фундаментальны, что требуют серьезной дискуссии об официальной переклассификации этих небесных тел в научной литературе.

«Мы действительно должны изменить их классификацию, чтобы не вводить в заблуждение будущие поколения студентов и ученых, — подчеркивает команда в своей статье. — Вместо терминов «ледяные» или «скалистые» мы должны просто называть их малыми гигантами или найти другой, более релевантный и обобщенный термин».

Источник: universemagazine.com