Разбираем, почему «ледяные гиганты» могут оказаться каменными.
Почему их назвали «ледяными»
Когда Уран и Нептун только начали изучать, о них было совсем немного данных — эти планеты слишком далеки, чтобы разглядеть их в деталях даже в мощный телескоп.
Состав их атмосфер удалось определить с помощью спектрального метода.
- Когда солнечный свет проходит через атмосферу планеты или отражается от неё, в нём меняется состав волн — одни цвета становятся слабее, другие сильнее.
- Учёные направляют этот свет на специальный прибор — спектрограф, который разделяет его на цвета от фиолетового до красного, словно растягивает в радугу.
- На этой «радуге» видно, какие цвета поглотила атмосфера. Каждое вещество оставляет свой характерный след — узкие полосы в определённых местах спектра. По ним можно точно определить, из чего состоит атмосфера, даже если планета находится в миллиардах километров от нас.
Так удалось понять, что в атмосфере Урана и Нептуна есть вода, метан и аммиак.
Поскольку эти вещества при низких температурах замерзают, а сами планеты находятся на окраине холодной Солнечной системы, логично было предположить, что внутри они состоят изо льда.
Так и появилось привычное название — «ледяные гиганты».
Что показали новые расчёты
Швейцарские физики из Цюрихского университета разработали модель, которая ставит эту теорию под сомнение.
Учёные предложили другой вариант строения: возможно, водно-аммиачного океана внутри планет вовсе нет.
Согласно их расчётам, внутри Урана и Нептуна может находиться плотная каменная мантия над каменным ядром, а сверху — толстая атмосфера.
Между ними расположен тонкий слой льда из воды и аммиака — именно он и создаёт магнитное поле планет. Это объясняет, почему магнитные поля Урана и Нептуна значительно слабее земного — примерно в 3–4 раза.
Причем тут магнитные поля
Магнитное поле планеты рождается глубоко внутри — там, где движется электропроводящая жидкость. На Земле, например, это расплавленное железо в ядре: оно постоянно перемешивается и вращается вместе с планетой.
Движение заряженных частиц создаёт электрический ток, а ток, в свою очередь, порождает магнитное поле.
Учёные долгое время думали, что у Урана и Нептуна всё устроено так же, как у Земли, только в больших масштабах.
Предполагалось, что под их плотной атмосферой должен скрываться глубокий океан из горячей смеси воды, аммиака и метана, сжатой до состояния, при котором вещества начинают проводить электричество.
Такой океан-проводник был бы источником мощного магнитного поля.
Но наблюдения показали другое: магнитные поля у этих планет оказались слабыми и нестабильными, примерно в три–четыре раза слабее земного. Именно это несоответствие заставило учёных пересмотреть прежние представления.
По новым моделям, вместо океана внутри может находиться каменная мантия над каменным ядром, а над ними — лишь тонкий слой проводящего вещества в виде льда.
Такой слой всё ещё способен создавать магнитное поле, но оно будет слабым и неустойчивым — именно таким, какое наблюдаем сейчас.
Что дальше
Эти выводы пока остаются гипотезой — прямых исследований недр Урана и Нептуна нет. Чтобы подтвердить или опровергнуть их строение, нужны новые миссии к их поверхности.
Будущие зонды смогут измерить, как меняется гравитация и магнитное поле при пролёте мимо — и по этим данным учёные восстановят внутреннюю структуру планет.
Так же, как это уже сделали для Юпитера с помощью миссии Juno.
И кто знает — возможно, через несколько десятилетий мы вообще перестанем говорить «ледяные гиганты» и заменим их на новое определение: «каменные гиганты».
Об авторах:
- Сергей Суганеев — физик, отобрал и проверил материал статьи.
- Владимир Кивгазов — редактор, адаптировал для широкой аудитории.