За последнее столетие ученые очень хорошо познакомились с каменистыми планетами Солнечной системы. Хотя мы еще многого о них не знаем, но по сравнению с Ураном и Нептуном, наши представления о соседних Марсе и Венере очень даже обширные.
Уран и Нептун, ледяные гиганты, две крайние планеты Солнечной системы, все еще ждут лучших времен. Хотя люди как сумасшедшие исследуют Солнечную систему с помощью космических зондов, эти две планеты были посещены аппаратом, отправленным с Земли, только однажды. Это было сделано с помощью зонда "Вояджер-2", отправленного с Земли в 1977 году, который пролетел в 107100 км от Урана в 1986 году, а три года спустя пролетел мимо Нептуна всего в 4500 км от него.
Однако с тех пор ни к одной из этих планет ничего не летело
Мы знаем только о внутренней структуре обеих планет, что они, скорее всего, состоят из отдельных, отдельных слоев, то есть обширной атмосферы, льда или жидкости, скалистой мантии и металлического ядра в самом центре.
Ученые из Университета Йонсей в Южной Корее решили проверить, как может выглядеть взаимодействие воды и камня в условиях, преобладающих внутри таких ледяных гигантов. Предполагается, что экстремальные условия, такие как высокое давление и высокая температура, могут привести к совершенно новым свойствам и процессам на границе раздела воды и породы.
Чтобы узнать, что происходит внутри Урана и Нептуна, исследователи поместили типичные минералы, такие как ферропериклаз (один из основных минералов мантии Земли) и оливин, в воду, а затем поместили эту смесь в алмазные тиски, которые позволяют создавать чрезвычайно высокое давление внутри для воссоздания условий на других планетах. Затем образец нагревали до очень высокой температуры с помощью лазера. На протяжении всего этого процесса образец наблюдался в рентгеновском диапазоне.
Что выяснилось?
Оказалось, что во время эксперимента в воде появилась высокая концентрация магния. Очевидно, высокое давление воды значительно облегчает растворение магния в ней. Исследователи подозревают, что в условиях, преобладающих внутри Урана и Нептуна, магний растворяется в воде так же, как соль в морской воде на Земле.
Это открытие указывает на еще одну особенность планет. Атмосфера Урана намного прохладнее, чем у Нептуна. Это может быть связано с тем, что в водном слое Урана больше магния, который может действовать как изолирующий слой, предотвращающий утечку тепла изнутри планеты наружу. Отсюда низкая температура атмосферы, которая не нагревается внутренностями планеты.
Неожиданные выводы из эксперимента касаются Урана и Нептуна, но исследователи отмечают, что они будут чрезвычайно ценны для ученых, изучающих экзопланеты. Из более чем 4000 обнаруженных внесолнечных планет относительно большая часть - это планеты больше Земли и меньше Нептуна. Вся эта группа планет - отличная лаборатория для изучения процессов, происходящих внутри планет в целом ряде атмосферных условий. Ученые уже планируют дальнейшие эксперименты, в которых они изменят как давление, так и атмосферу, и проанализируют влияние этих изменений на процессы, происходящие на границе раздела горных пород и воды.
