Уран и Нептун могут оказаться каменными гигантами, а не ледяными

Исследователи из Цюрихского университета и Национального центра компетенций в области исследований PlanetS ставят под сомнение традиционное понимание внутреннего строения планет Солнечной системы. Согласно новому исследованию, состав двух самых далёких планет, Урана и Нептуна, может быть более каменистым и менее ледяным, чем считалось ранее.

Автор: Unsplash/CC0 Public Domain

Планеты Солнечной системы традиционно делят на три категории по составу: четыре каменистые планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля и Марс), за ними следуют два газовых гиганта (Юпитер и Сатурн) и, наконец, два ледяных гиганта (Уран и Нептун). Новая работа учёных показывает, что Уран и Нептун на самом деле могут быть более каменистыми, чем ледяными.

Исследование, опубликованное в журнале Astronomy & Astrophysics, не утверждает однозначно, что эти голубые планеты богаты водой или камнем. Вместо этого оно оспаривает устоявшееся мнение, что они могут быть только ледяными. Эта интерпретация также согласуется с открытием, что карликовая планета Плутон по составу также является каменистой.

«Классификация "ледяные гиганты" слишком упрощена, поскольку Уран и Нептун всё ещё плохо изучены», — поясняет Лука Морф, аспирант Цюрихского университета и ведущий автор исследования.

Команда разработала уникальный процесс моделирования внутреннего строения Урана и Нептуна. Учёные начали со случайного профиля плотности для недр планеты, затем рассчитали гравитационное поле, согласующееся с наблюдательными данными, и вывели возможный состав. Процесс повторялся для получения наилучшего соответствия между моделями и данными наблюдений.

Новый спектр возможностей

С помощью новой «агностической», но полностью физической модели команда обнаружила, что потенциальный внутренний состав «ледяных гигантов» нашей системы вовсе не ограничивается только льдом (обычно представленным водой).

«Мы впервые предположили это почти 15 лет назад, и теперь у нас есть численная модель, чтобы это продемонстрировать», — отмечает профессор Равит Хеллед, инициатор проекта.

Исследование также проливает свет на загадочные магнитные поля Урана и Нептуна. В то время как у Земли есть чёткие северный и южный магнитные полюса, магнитные поля этих планет сложнее и имеют более двух полюсов.

«Наши модели включают так называемые слои "ионной воды", которые генерируют магнитные динамо в областях, объясняющих наблюдаемые недипольные магнитные поля. Мы также выяснили, что магнитное поле Урана зарождается глубже, чем у Нептуна», — объясняет Хеллед.

Необходимость новых космических миссий

Несмотря на многообещающие результаты, неопределённость остаётся. Основная проблема заключается в том, что физики всё ещё плохо понимают, как материалы ведут себя в экзотических условиях давления и температуры в сердцевине планеты.

«И Уран, и Нептун могут быть как каменными, так и ледяными гигантами в зависимости от допущений модели. Текущих данных недостаточно, чтобы отличить одно от другого, и поэтому нам нужны целенаправленные миссии к Урану и Нептуну, которые смогут раскрыть их истинную природу», — заключает Равит Хеллед.

Новые результаты бросают вызов десятилетним предположениям и указывают путь для будущих исследований материалов в условиях, аналогичных планетарным. На сегодняшний день к Урану и Нептуну летал только один космический аппарат — «Вояджер-2», который пролетел мимо них в 1986 и 1989 годах соответственно. С тех пор детальное изучение этих миров ведётся только с Земли и с помощью орбитальных телескопов, таких как «Хаббл» и «Джеймс Уэбб».