Пригласи друга на ZaBeRa и заработай!

Начать зарабатывать

Происхождение Урана и Нептуна, «планет-близнецов», оказалось разным

Уран и Нептун выглядят очень похоже, однако их прошлое могло быть совершенно разным. Результаты нового исследования указали на неожиданные различия: один из миров мог сформироваться куда ближе к Солнцу и лишь позднее переместиться на нынешнюю орбиту.



Внутреннее строение Урана. Слева предполагаемые слои планеты, справа — структура атмосферы и движение монооксида углерода (CO) из горячих глубин к верхним слоям, где его можно обнаружить с помощью наблюдений / © T. Briand

Самые далекие планеты Солнечной системы диаметром примерно в четыре раза больше Земли и относятся к ледяным гигантам. Несмотря на название, это не огромные глыбы льда: под их плотными газовыми оболочками под колоссальным давлением находятся вода и другие вещества. Оба мира выглядят голубоватыми из-за метана в атмосфере. Вот только о составе их глубоких слоев известно мало: космический зонд «Вояджер-2» пролетел мимо каждой из них лишь однажды, а заглянуть в недра Урана и Нептуна с Земли мешают облака.

Международная исследовательская группа под руководством Тома Бриана (Tom Briand) из Экс-Марсельского университета (Франция) решила выяснить, сколько кислорода содержится в глубинных слоях атмосфер этих гигантов. Напрямую измерить его трудно: существенная часть кислорода связана в составе воды, скрытой далеко под облаками. Поэтому исследователи взяли своеобразную подсказку — монооксид углерода (CO), что обнаружили в верхних слоях атмосфер обеих планет.

В горячих глубинах количество CO связано с содержанием воды. Затем восходящие потоки переносят газ вверх, где из-за охлаждения химические реакции замедляются. Хотя по концентрации монооксида углерода можно судить о запасах кислорода внизу, результат также зависит от скорости перемешивания атмосферы. Именно эту особенность планетологи учли в новой компьютерной модели, рассчитав различия между экватором и полюсами, а также влияние температуры и метана.

Расчеты показали, что содержание кислорода по отношению к водороду в глубоких слоях атмосферы Урана может превосходить такое же соотношение в веществе, из которого образовалось Солнце, в 62-177 раз. Для Нептуна диапазон был много больше — 222-342 раза. Эти показатели не означают, что одна планета почти целиком состоит из кислорода: речь идет о соотношении элементов относительно исходного состава Солнечной системы.

Ученые также оценили отношение углерода к кислороду. Для Урана оно составило 0,06-0,52, а для Нептуна — 0,02-0,12. Проще говоря, в недрах Нептуна на каждый атом углерода приходится больше кислорода, чем на Уране. Чтобы понять возможную причину, ученые сравнили эти значения с компьютерной моделью газопылевого диска, из которого образовались планеты.

Выяснилось, что Уран мог сформироваться примерно там, где расположен сегодня. А вот Нептун, судя по всему, возник ближе к Солнцу — в области, где вода уже превращалась в лед, а соединения углерода еще оставались газом. Вот почему при формировании планета могла накопить относительно много воды и меньше углерода. Позже Нептун мог мигрировать дальше от светила и занять нынешнюю орбиту.

Результаты научной работы, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics, пока не доказывают, что планеты сформировались в разных местах. Скорость перемешивания их атмосфер пока известна недостаточно точно, а при других ее значениях различия в составе могут быть меньше. Уточнить выводы ученых помогут будущие исследования ледяных гигантов, в частности отправка зонда в атмосферу Урана.