Уран и Нептун могут оказаться не ледяными, а каменными

Уран и Нептун могут оказаться совсем не теми планетами, какими их принято считать. Новое исследование ставит под сомнение устоявшуюся классификацию этих планет как «ледяных гигантов» и предполагает, что их внешние оболочки состоят преимущественно из камня, а не изо льда. Это может стать поводом пересмотреть то, как учёные представляли себе формирование Солнечной системы.

Что обнаружили учёные

Автор исследования — Ямила Мигель из Нидерландского института космических исследований — вместе с коллегами построила детальные модели внутреннего строения обеих планет. Учёные проанализировали состав оболочек, мантий и ядер Урана и Нептуна. Результаты оказались неожиданными: модели указывают на то, что внешние слои планет богаты силикатами и каменистыми материалами, тогда как водород и гелий составляют значительную часть их атмосфер.

Особую роль в исследовании сыграли силикатные облака: согласно расчётам, в атмосферах планет силикаты способны конденсироваться, образуя каменистый материал. Это принципиально меняет картину того, что происходит внутри и снаружи этих далёких миров.

Почему раньше их считали ледяными

Термин «ледяные гиганты» закрепился в астрономии, чтобы отличить Уран и Нептун от газовых гигантов — Юпитера и Сатурна. Предполагалось, что в их недрах преобладают водяной лёд, аммиак и метан в замёрзшем состоянии. Именно это сочетание и дало планетам их привычное название.

Поводом для пересмотра этих взглядов послужили недавние открытия, связанные с транснептуновыми объектами — телами, расположенными за орбитой Нептуна. К ним относятся Плутон, кометы и объекты пояса Койпера. Выяснилось, что эти тела значительно более каменистые, чем ледяные. Это натолкнуло Ямилу Мигель на мысль о том, что и сами планеты-гиганты могут быть устроены иначе, чем принято думать.

Сотни миллионов лет назад Земля полностью замёрзла: как это случилось и может ли повториться

Новая классификация и открытые вопросы

На основе полученных данных исследователи предлагают пересмотреть само название этих планет. По их мнению, Уран и Нептун точнее было бы называть «малыми гигантами», а не ледяными. Такая классификация лучше отражала бы их реальный состав и отличала бы их как от газовых гигантов, так и от действительно ледяных тел Солнечной системы.

Открытие ставит перед наукой новые вопросы о том, как формировались планеты внешней части Солнечной системы и какую роль в этом процессе играли каменистые материалы. Дальнейшие исследования, в том числе возможные миссии к Урану и Нептуну, могут дать ответы и уточнить внутреннее строение этих загадочных миров. Это открытие выходит далеко за рамки простой смены ярлыка. Если Уран и Нептун действительно окажутся «каменными», а не «ледяными», это потребует пересмотра многих устоявшихся моделей формирования планетных систем — не только Солнечной, но и экзопланет, похожих по размеру на эти два мира.

Как учёные пришли к этому выводу

Ключевым методом исследования стало компьютерное моделирование. Команда Ямилы Мигель создала серию моделей внутреннего строения Урана и Нептуна, варьируя соотношение различных материалов — льда, силикатов, водорода и гелия. Затем полученные модели сравнивались с реальными наблюдательными данными: массой планет, их радиусами и гравитационными характеристиками. Оказалось, что модели с преобладанием каменистых материалов во внешних оболочках значительно лучше согласуются с наблюдениями, чем традиционные «ледяные» модели.

Немаловажную роль сыграл и сравнительный анализ. Учёные обратили внимание на то, что транснептуновые объекты — Плутон, объекты пояса Койпера и короткопериодические кометы — демонстрируют заметно более высокое содержание силикатов, чем предсказывали старые теории. Если строительный материал на периферии Солнечной системы оказался более каменистым, логично предположить, что и сами планеты, сформировавшиеся из схожего вещества, могут иметь аналогичный состав.

Дополнительным аргументом служат силикатные облака в атмосферах планет. При определённых температурах и давлениях силикаты способны переходить из газообразного состояния в твёрдое, формируя облачные слои из мельчайших каменистых частиц. Существование таких облаков косвенно подтверждает, что силикаты присутствуют в атмосферах Урана и Нептуна в значительных количествах — и это не случайная примесь, а системный компонент их состава.

Обратная сторона Луны, затмение из космоса и ещё 8 исторических фото миссии «Артемида II»

Что это означает для науки

Пересмотр природы Урана и Нептуна затрагивает не только их собственную историю, но и общую картину эволюции Солнечной системы. Долгое время считалось, что внешние планеты сформировались в богатой льдом среде, где вода, аммиак и метан находились в замороженном состоянии и служили основным строительным материалом. Новые данные заставляют усомниться в этой схеме.

Если каменистые материалы играли более значимую роль в формировании планет внешней части системы, это меняет наши представления о том, как распределялось вещество в протопланетном диске ранней Солнечной системы. Возможно, граница между «каменной» и «ледяной» зонами была менее чёткой, чем предполагалось, а процессы перемешивания вещества — более активными.

Особую актуальность это открытие приобретает в контексте изучения экзопланет. Планеты размером с Уран и Нептун — так называемые «субнептуны» и «мини-нептуны» — являются одним из самых распространённых типов планет во Вселенной. Если «ледяные гиганты» на самом деле каменистые, то и интерпретация данных о далёких мирах аналогичного размера может потребовать корректировки.

Перспективы дальнейших исследований

Несмотря на убедительность моделей, авторы исследования подчёркивают: речь идёт о гипотезе, требующей подтверждения прямыми наблюдениями. Уран и Нептун остаются наименее изученными планетами Солнечной системы — к каждой из них летал лишь один космический аппарат. «Вояджер-2» пролетел мимо Урана в 1986 году и мимо Нептуна в 1989 году, собрав ценные, но весьма ограниченные данные.

• NASA рассматривает миссию к Урану как один из приоритетов планетарной науки на ближайшие десятилетия.
• Орбитальный зонд с атмосферным зондом позволил бы напрямую измерить состав атмосферы и уточнить модели внутреннего строения.
• Данные телескопа «Джеймс Уэбб» уже позволяют получать новые сведения об атмосферах ледяных гигантов дистанционно.
• Изучение транснептуновых объектов продолжается в рамках нескольких действующих программ наблюдений.

Таким образом, вопрос о реальном составе Урана и Нептуна в ближайшие годы может стать одним из центральных в планетарной науке. Новые миссии и усовершенствованные методы дистанционного зондирования способны либо подтвердить смелую гипотезу Ямилы Мигель, либо предложить ещё более неожиданную картину.

Привычные планеты в новом свете

История науки полна примеров того, как устоявшиеся представления рушились под натиском новых данных. Плутон лишился статуса планеты, кольца Сатурна оказались моложе, чем предполагалось, а Марс — некогда был тёплым и влажным миром. Теперь настала очередь Урана и Нептуна: планеты, которые десятилетиями служили эталоном «ледяных гигантов», могут оказаться совершенно иными по своей природе.

Подписывайтесь на «Рамблер» в Max! Так мы останемся на связи даже в нестабильные времена.