На Уране и Нептуне может скрываться большое количество метана
Астрономы долгое время считали, что ледяные гиганты Уран и Нептун богаты льдом. Американские и израильские ученые в своем новом исследовании предполагают, что они также могут содержать огромное количество метана, на долю которого приходится до 10% массы планет. Это во многом объясняет происхождение двух небесных тел, о которых до сих пор мало что известно.
Уран и Нептун по-прежнему остаются загадкой для ученых. Об их составе мало достоверных данных, поскольку ледяные гиганты за все время изучал лишь один космический аппарат — «Вояджер-2», который пролетел мимо них в 1980-х годах. Считается, что эти планеты содержат значительное количество кислорода, углерода и водорода.
Чтобы узнать больше о составе Урана и Нептуна, астрофизики из США и Израиля провели компьютерное моделирование, опираясь на физические свойства, измеренные «Вояджером-2» и наземными телескопами. Результаты прошлых исследований показывали, что под поверхностью ледяных гигантов есть тонкая водородная и гелиевая оболочка, слой из большого количества воды и аммиака, а в их основе — каменистое ядро. По некоторым оценкам, Уран и Нептун по отдельности могут содержать в 50 тысяч раз больше воды, чем мировой океан Земли.
В своем новом исследовании ученые подчеркивают, что существующие теории, несмотря на близость к истине, не учитывают те условия, благодаря которым сформировались ледяные гиганты. Считается, что во время формирования Урана и Нептуна из пылевого облака, окружающего молодое Солнце, они поглотили планетезимали – объекты на орбите вокруг протозвезды, которые образуются после постепенного прибавления к ним более мелких небесных тел, состоящих из частиц пыли протопланетного диска. В отличие от ледяных гигантов, которые могут быть полны водой, большая часть планетезималей богата углеродом. Тогда ученые задались вопросом: как Уран и Нептун могли образоваться из компонентов, в которых не было льда?
Чтобы решить эту загадку, исследователи сгенерировали сотни тысяч моделей внутреннего строения Урана и Нептуна, каждый раз задавая разные характеристики. Затем они попытались определить, какая версия больше всего напоминала реальных ледяных гигантов по радиусу и массе. Из всех вариантов по критериям больше всех подходили модели, которые предполагали содержание в составе планет метана — бесцветного газа, который представляет собой соединение углерода и водорода. Именно он мог образовать толстый слой между водородно-гелиевой оболочкой и слоем воды. В некоторых моделях на долю метана приходилось до 10% массы планет.
Исследователи считают, что такие показатели многое объясняют. По их словам, лед на Уране и Нептуне мог образоваться, когда водород на формирующихся планетах вступил в реакцию с углеродом в планетезималях. Такие реакции происходят при высоких температурах и сверхвысоком — в миллионы раз превышающих атмосферное — давлении. Именно такие условия, по мнению ученых, существовали на ледяных гигантах на ранних этапах их эволюции.
Ранее у Урана и Нептуна обнаружили три новых спутника. Небесные тела, по всей видимости, стали самыми тусклыми из когда-либо обнаруженных наземными телескопами. Теперь у Нептуна насчитывается 16 спутников, а Урана — 28.
