Когда Уран и Нептун мигрировали, в них постоянно врезались ледяные объекты

Планеты-гиганты не всегда находились в своем нынешнем положении. Например, считается, что сначала Уран и Нептун прошли через внешнюю часть Солнечной системы и после этого заняли свое нынешнее орбитальное положение. По пути они поглощали ледяные, похожие на кометы объекты.

Новое исследование предполагает, что каждый час в них врезались до трех объектов размером в километр. Это не только увеличило бы массу планет, но и обогатило бы их атмосферу.

Уран и Нептун — две самые отдаленные планеты Солнечной системы. Они отличаются от Юпитера и Сатурна и имеют ряд общих характеристик, основанных на их составе. Атмосфера, богатая аммиачным и метановым льдом, а также объемы воды отличают их от других газовых гигантов. Оба имеют характерный синий оттенок из-за своего состава, но Уран уникален своим экстремальным наклоном оси в 98 градусов. Если наблюдать издалека, кажется, что он вращается вокруг Солнца на боку. На Нептуне скорость ветра превышает почти 2000 километров.

Модель Ниццы (названная в честь местоположения обсерватории Лазурного берега в Ницце, Франция, где она была разработана) предполагает, что планеты-гиганты мигрировали из исходного местоположения в свое нынешнее спустя много времени после того, как протопланетный диск рассеялся. Идея стала популярной, когда стало ясно, что для формирования Урана и Нептуна в их нынешнем местоположении потребовались очень длительные периоды времени.

Модель предполагает, что все газовые гиганты от Юпитера до Нептуна начали свою жизнь на расстоянии от 5 до 20 астрономических единиц от Солнца (одна астрономическая единица эквивалентна среднему расстоянию между Солнцем и Землей). Для сравнения, Нептун сейчас находится на расстоянии 30 астрономических единиц от Солнца, но какое-то катастрофическое, хаотическое событие заставило планеты переместиться на свои нынешние позиции.

Расчеты, проведенные командой из Калифорнийского университета, показывают, что, возможно, Нептун изначально находился ближе к Солнцу, чем Уран. Более высокая масса Нептуна, по-видимому, указывает на то, что это может быть так. Проведя моделирование, команда оценила величину аккреции планетезималей по мере их миграции.

Команда ученых сообщает, что ледяные гиганты, по-видимому, подвергались бомбардировке ледяными материалами с поразительной скоростью. Моделирование показало, что интенсивная бомбардировка могла продолжаться до миллиона лет со скоростью аккреции до 3 планетезималей в радиусе 1 км каждый час.

«Мы обнаружили, что ледяные гиганты подвергаются экстремальной бомбардировке с частотой столкновений до ~3 в час, если считать планетезимали размером в километр, что увеличивает общую массу планеты примерно на ~0,35%. Во всех случаях наибольший суммарный прирост наблюдается у самого удаленного ледяного гиганта. Мы определили, что для некоторых вероятных свойств планетезималей результирующее обогащение атмосферы потенциально может произвести достаточно скрытого тепла, чтобы изменить временную шкалу охлаждения планеты в соответствии с существующими моделями. Наши результаты показывают, что существенная аккреция на этой фазе планетарной эволюции могла быть достаточной, чтобы повлиять на состав атмосферы и тепловую эволюцию ледяных гигантов, что мотивирует будущие исследования судьбы отложившегося твердого материала» — пишут авторы.

На данный момент кажется, что точные темпы аккреции еще предстоит определить, но известно, что Солнечная система далека от стабильности. За многие миллионы лет ландшафт Солнечной системы изменился. Справедливо сказать, что по мере старения Солнца ситуация снова изменится, но, к счастью, до этого остается еще несколько миллиардов лет.