Недавно от одного из подписчиков мы получили следующий вопрос:
Имеют ли газовые планеты твёрдую поверхность и что вообще происходит внутри этих планет?
Планеты Солнечной системы и само Солнце образовались из одного огромного газопылевого облака, но химический состав планет разительно отличается. Некоторые планеты нашей системы образовались в основном из тяжёлых элементов, они имеют высокую плотность и твёрдую поверхность, другие же планеты образовались из газа и льда. Раз они состоят из газа, то имеют ли тогда твёрдую поверхность? Давайте разберёмся вместе.
Газовые гиганты
Планеты-гиганты разделяют на несколько классов, но мы рассмотрим только те из них, которые есть в солнечной системе. Один из них это класс газовых гигантов, к нему относятся планеты Юпитер и Сатурн.
Они в отличие от планет земной группы имеют очень малую среднюю плотность. Они состоят преимущественно из водорода и гелия, а их внутренняя структура исследована крайне плохо. Юпитер и Сатурн настолько велики, что водород и гелий в их центрах чрезвычайно сжимаются колоссальным давлением, некоторые теоретические модели предсказывают давление в ядре этих планет больше чем 100 000 000 бар.
Под огромным давлением внутри газовых гигантов знакомые нам на Земле материалы могут приобретать странные формы. При спуске на несколько тысяч километров ниже видимых облаков Юпитера и Сатурна давление становится настолько большим, что водород переходит из газообразного состояния в жидкое и образует океан, причём переход в жидкость является достаточно плавным. При спуске глубже, жидкий водород ещё больше сжимается и на определённой глубине начинает переходить в твёрдое или как его называют металлизированное состояние, в котором он имеет свойства схожие с обычными металлами. Поскольку этот переход тоже является плавным (очень густой жидкий водород мало отличается от металлизированного механическими свойствами), то твёрдой поверхности газовые гиганты не имеют, равно как и чёткой жидкой поверхности.
Каждая газовая планета имеет ядро, образованное из более тяжёлых элементов, эти ядра являются горно-ледниковыми телами, что образовались ещё перед захватом газа из окружающей туманности и образованием планеты. Ядра находятся под давлением в десятки миллионов баров, они состоят преимущественно из углерода, железа, азота, кремния и кислорода в сочетании с водородом.
Юпитер ещё интересен тем, что излучает больше энергии, чем получает от Солнца. Это тепло обусловлено радиоактивным распадом и энергией, высвобождающейся в результате оседания тяжёлых элементов на ядро.
Ледяные гиганты
Другой, не менее интересный класс планет-гигантов это ледяные гиганты. К ним относятся Уран и Нептун, которые серьёзно отличаются по своему составу и внутреннему строению от Юпитера и Сатурна.
Уран и Нептун состоят из некоторого количества водорода и гелия, но они также содержат более тяжёлые элементы, такие как кислород, углерод, азот и сера. Большая часть массы Урана и Нептуна находится в их ядрах. Ядра ледяных гигантов относительно их размеров больше, чем у газовых гигантов, а в их внутреннем строении отсутствует огромная прослойка металлизированного водорода, что проиллюстрировано на рисунке ниже.
Вот почему Уран и Нептун называют ледяными великанами. Терминология «ледяного гиганта» закрепилась в 1990-х годах, когда исследователи поняли, что Уран и Нептун композиционно отличаются от Юпитера и Сатурна.
В отличие от планет земной группы, планеты-гиганты не имеют твёрдой поверхности, они в основном состоят из различных газов, которые на разных "слоях" находятся в разных состояниях. В самом центре находится ядро, состоящее из горных пород и льда, которые находятся под огромным давлением.
Автор: Алексей Нимчук. Редакция: Фёдор Карасенко.
Ставьте палец вверх, чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мои каналы в телеграме и на youtube. Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос. Поддержать наш канал материально можно через patreon.
