Странное поведение Урана очень давно интересует исследователей. Ось вращения этой планеты почти параллельна плоскости орбиты - иными словами, Уран буквально катится по орбите, лежа на боку.
Уникальность этого явления в пределах Солнечной системы наглядно представлена ниже (это кадр из мини-лекции National Geographic по астрономии для детей, сравнительные масштабы планет не соблюдены) - у семи планет оси вращения "нормальные", а Уран дает понять, что ему всё "перпендикулярно".
Так же "перпендикулярно" ведут себя и кольца Урана, и большая часть его спутников: у Урана их 27, орбиты 18-ти из них лежат практически в плоскости экватора планеты - то есть их орбиты тоже "катятся боком" и выглядят как аттракцион "Чертово колесо".
К этому стоит добавить, что Уран (впрочем, как и Венера) вращается вокруг своей оси по часовой стрелке, а не против, как все остальные планеты Солнечной системы.
Исследователи давно подозревают, что всему виной столкновение, которое гигант пережил на заре своего существования. В конце концов, он в этом не одинок - Земля, по мнению большинства экспертов, тоже имеет в анамнезе подобный катаклизм, наклонивший ее ось на впечатляющие 23 градуса и породивший Луну.
Логично предположить, что луны Урана образовались в результате подобного столкновения, которое буквально опрокинуло планету на бок. Колоссальный удар испарил большие массы вещества самого Урана и его "противника". Эта материя образовала диск в плоскости экватора планеты. Постепенно часть этого вещества выпала на Уран, а из другой части образовались спутники и кольца.
Однако против этой изящной гипотезы говорили цифры. Компьютерное моделирование показывало, что при таком сценарии масса диска должна быть в сотни раз (!) больше, чем суммарная масса образовавшихся спутников, наблюдаемая в реальности. А диаметры орбит спутников, напротив, получались в десятки раз меньше, чем нужно.
Недавно группа японских астрономов разрешила это противоречие, обратив внимание на параметр, который до сих пор ускользал от внимания исследователей. Речь идет о химическом составе планет в этой части Солнечной системы.
Уран относится к ледяным гигантам. Уточним, что планетологи называют льдами воду, метан, аммиак и другие вещества с температурой замерзания от нуля до примерно -150 градусов по Цельсию, независимо от того, в каком состоянии они находятся. Так что Уран называется ледяным, хотя большую часть его массы составляет жидкость.
"Ледяной" состав типичен для окраин Солнечной системы, так что можно предположить, что и планета-агрессор имела похожий состав.
Вода, аммиак, метан и другие подобные вещества очень летучие. Им нужен совсем небольшой нагрев, чтобы превратиться в газ, и солидное охлаждение, чтобы вновь стать льдом.
Что это означает в свете гипотезы о столкновении Урана с другой ледяной планетой? То, что образовавшийся газовый диск отнюдь не спешил конденсироваться в спутники. К моменту, когда они образовались, почти всё вещество уже выпало обратно на Уран, а некоторая часть его безвозвратно рассеялась на просторах Вселенной.
Такая картина резко отличается от столкновения, породившего Луну. Тогда, согласно расчетам, большая часть образовавшегося диска находилась в твердом или жидком состоянии, и почти половина его относительно быстро превратилась в Луну. Это различие объясняет, почему отношение суммарной массы спутников к массе планеты у Земли в 100+ раз больше, чем у Урана.
Исследователи смоделировали столкновение гиганта с ледяной планетой массой в 1-3 земной и получили весьма точное согласие с реальными параметрами системы Урана. По мнению первого автора статьи Сигэру Ида (Shigeru Ida) из Токийского технологического института, это моделирование впервые согласовало гипотезу о столкновении с наблюдательными характеристиками спутников Урана.
Подробности изложены в научной статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy.
Ранее "Вести.Наука" рассказывали о других странностях ледяного гиганта: например, почему его облака пахнут тухлыми яйцами, а магнитные полюса на Уране меняются местами каждый день.