Екип изследователи от Цюрихския университет и NCCR PlanetS поставя под съмнение досегашните представи за вътрешния строеж на планетите в Слънчевата система. Оказва се, че Уран и Нептун — двете най-отдалечени планети — може да са по-скоро богати на скали, отколкото на лед, както дълго се смяташе.
Планетите обикновено се разделят на три групи според състава си: четирите земни скалисти планети (Меркурий, Венера, Земята и Марс), следвани от двата газови гиганта (Юпитер и Сатурн) и накрая двата „ледени гиганта“ — Уран и Нептун. Според работата на учените от Цюрих обаче Уран и Нептун може всъщност да са по-скоро скалисти, отколкото ледени.
Публикуваното в Astronomy & Astrophysics изследване не твърди, че двете сини планети задължително са един или друг тип — бедни на вода или богати на скали — а че ледено доминиран състав не е единственото възможно обяснение. Това се вписва и в откритието, че Плутон също има състав, доминиран от скали.
Нов модел за вътрешния строеж
Екипът е разработил уникален симулационен метод за моделиране вътрешността на Уран и Нептун. „Класификацията ‘ледени гиганти’ е твърде опростена, защото тези планети все още са слабо изучени,“ обяснява Лука Морф, докторант и водещ автор на изследването. „Физичните модели са твърде зависими от предположения, а емпиричните са прекалено опростени. Ние комбинирахме двата подхода, за да получим модели, които са едновременно ‘агностични’ и физически последователни.“
Първо се задава произволен профил на плътност във вътрешността на планетата. После се изчислява гравитационното поле, което съответства на наблюденията, и от него се извежда възможен състав. Процесът се повтаря многократно, докато моделът се доближи максимално до наличните данни.
Цял нов спектър от възможности
С новия „агностичен“, но физически обоснован модел учените установяват, че възможният вътрешен състав на т.нар. ледени гиганти изобщо не се ограничава само до лед (който обикновено се приема като вода).
„Това е идея, която предложихме преди близо 15 години, а сега вече разполагаме с числен инструментариум, който да я демонстрира,“ казва професор Равит Хелед — инициатор на проекта. Новият диапазон от възможни състави показва, че двете планети могат да бъдат както богати на вода, така и богати на скали.
Изследването дава и нов поглед върху необичайните магнитни полета на Уран и Нептун. Докато Земята има ясно изразени северен и южен магнитен полюс, при Уран и Нептун магнитните полета са много по-сложни и с повече от два полюса.
„Нашите модели включват слоеве от т.нар. ‘йонна вода’, които генерират магнитни динама на места, съответстващи на наблюдаваните недиполни магнитни полета. Освен това установихме, че магнитното поле на Уран се образува по-дълбоко, отколкото това на Нептун,“ пояснява Хелед.
Необходими са нови космически мисии
Въпреки обещаващите резултати остават известни несигурности. „Една от основните трудности е, че физиците все още слабо разбират как се държат материалите при екстремните налягания и температури в недрата на планетите. Това може да повлияе на моделите ни,“ обяснява Лука Морф, който планира да ги доразвива.
Въпреки това изследването проправя път за нови сценарии за вътрешния строеж на Уран и Нептун, поставя под съмнение утвърдени представи и насочва бъдещите изследвания към свойствата на материалите при планетарни условия. „И двете планети може да са ‘каменни гиганти’ или ‘ледени гиганти’ — всичко зависи от модела. Настоящите данни не са достатъчни, за да различим двете възможности, и затова са необходими специални мисии до Уран и Нептун, които да разкрият истинската им природа,“ заключава Хелед.
Източник: Phys.org
