Предложено альтернативное строение Урана и Нептуна

Внутреннее строение Урана и Нептуна вновь стало объектом изучения для ученых из Калифорнийского университета в Беркли.

Новая гипотеза, представленная в исследовании, опубликованном в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), предполагает, что внутренности этих ледяных гигантов имеют слоистую структуру, не смешивающуюся, как нефть и вода.

Альтернатива ранее принятым теориям о составе внутренних слоев Урана и Нептуна представлена в данном исследовании. Согласно новым данным, под водородно-гелиевыми атмосферами планет скрывается глубокий океан из воды, за которым следует слой сильно сжатой жидкости, содержащий углерод, азот и водород. Эти слои не могут смешиваться из-за разделения водорода от метана и аммиака, что формирует четкие границы между ними.

Для проверки этой гипотезы исследователи использовали компьютерное моделирование. Это позволило им более детально изучить поведение атомов в условиях, характерных для недр планет. Моделирование включало более 500 атомов с пропорциями углерода, кислорода, азота и водорода. Такой подход дал возможность точно предсказать, как вещества разделяются при давлении в 3,4 миллиона раз выше земного и температуре около 4750 кельвинов. Ранее подобные расчеты были невозможны из-за ограничений вычислительных ресурсов.

В результате исследования ученые обнаружили, что в таких экстремальных условиях происходит отделение воды от углерода и азота. Это приводит к формированию двух отдельных слоев: верхнего, богатого водой, и нижнего, насыщенного углеводородами. Такие явления могут иметь важное значение для понимания процессов, происходящих внутри планет.

Эти результаты открывают новые перспективы для изучения внутреннего строения планет и их химического состава. Понимание того, как вещества взаимодействуют в экстремальных условиях, может помочь расширить наши знания о формировании и эволюции планетарных систем.

Исследования показывают, что процесс разделения слоев внутренних частей планет приводит к стабильной организации водного и углеводородного слоев без их смешивания. Верхний водный слой, вероятно, подвержен конвекции, что приводит к формированию неупорядоченного магнитного поля, в то время как нижний углеводородный слой остается неподвижным.

Новые исследования, проведенные с использованием компьютерного моделирования, подтверждают данные, полученные миссией «Вояджер-2» более 40 лет назад. Это открывает новые перспективы в изучении внутренней структуры планет-гигантов, таких как Уран и Нептун, и подчеркивает их уникальность по сравнению с Юпитером и Сатурном. Ученые предполагают, что подобные слоистые структуры могут быть распространены и на экзопланетах, аналогичных ледяным гигантам по размеру.

Таким образом, понимание процессов разделения слоев внутренних частей планет имеет важное значение не только для изучения нашей солнечной системы, но и для поиска аналогов на других планетах во Вселенной.

Дальнейшие лабораторные эксперименты планируют провести исследователи для проверки своих результатов при экстремальных условиях высоких температур и давлений. Они также надеются на подтверждение гипотезы в рамках будущей миссии НАСА к Урану. С использованием доплеровского визуализатора ученые смогут измерить вибрации планеты и раскрыть ее внутреннюю структуру.

Источник и фото - lenta.ru