Конец эпохи ледяных гигантов: почему Уран и Нептун пора называть по-другому

На самых далеких рубежах нашей планетарной семьи, в холодном сумраке, таятся два самых загадочных мира — Уран и Нептун. Десятилетиями они носили титул «ледяных гигантов», что намекало на их предполагаемый состав из замерзших воды, аммиака и метана. Однако новое исследование, принятое к публикации в журнале Astronomy & Astrophysics, бросает вызов этому устоявшемуся взгляду. Ученые из Цюрихского университета предлагают радикально пересмотреть природу этих планет, предполагая, что в их недрах доминируют отнюдь не льды, а камни. Это открытие не только может переписать классификацию Урана и Нептуна, но и заставляет по-новому взглянуть на процессы формирования планет по всей Галактике.

Поскольку прямые данные о внутреннем строении этих планет крайне скудны, исследователи обратились к сложному компьютерному моделированию. Они создали серию моделей, которые основывались на известных физических параметрах Урана и Нептуна: их массе, экваториальном радиусе, гравитационных моментах, периоде вращения и данных о давлении.

Особую важность в работе с газовыми гигантами, не имеющими твердой поверхности, играет концепция «опорного радиуса», который служит точкой отсчета для измерений в их протяженных атмосферах. Применяя новые алгоритмы к этому набору данных, ученые стремились найти наиболее вероятные конфигурации внутренних слоев планет.

Результаты моделирования оказались неожиданными. Согласно им, недра Урана и Нептуна в основном состоят из каменного материала и воды, причем доля камня значительно выше, чем считалось ранее. Наиболее интригующим стал вывод о кардинальном различии между двумя планетами: соотношение камня к воде в недрах Урана оказалось почти в десять раз выше, чем у Нептуна.

Этот поразительный дисбаланс заставил авторов исследования заявить, что традиционная классификация «ледяные гиганты» более не отражает их истинной сущности. Вместо нее они предлагают новый, более точный термин — «каменные гиганты».

Единственным источником прямых данных об этих мирах остается миссия «Вояджер-2», которая совершила исторические пролеты мимо Урана в 1986 году и Нептуна в 1989 году. Несмотря на кратковременность визитов, аппарат передал бесценную информацию, открыв новые кольца и спутники, обнаружив уникальное «боковое» вращение Урана и его смещенное магнитное поле. Однако этих данных явно недостаточно для разгадки всех тайн. Как отмечают исследователи, проблема не в том, что эти планеты принципиально недоступны, а в том, что у нас до сих пор нет необходимого объема информации.

Именно поэтому в научном сообществе активно обсуждаются будущие специализированные миссии, такие как проектируемый НАСА «Uranus Orbiter and Probe» или китайский «Тяньвэнь-4». Препятствием остается колоссальное расстояние и время полета, на преодоление которых «Вояджеру-2» помогла уникальная гравитационная конфигурация планет, случающаяся раз в 175 лет.

Новый метод, разработанный цюрихскими учеными, рассматривается как гибкий инструмент для будущей интерпретации данных с таких миссий, позволяющий работать с целым спектром возможных моделей, а не искать одну единственную.