CentralAsia (CA) - Уран и Нептун, возможно, не являются ледяными мирами, какими их традиционно представляли. Новое исследование швейцарских ученых из Цюрихского университета с использованием инновационного гибридного моделирования показывает, что эти планеты могут в равной степени состоять как из каменистого грунта, так и из богатого водой льда. Результаты также помогают объяснить их необычные многополюсные магнитные поля и открывают более широкий спектр возможных внутренних структур.
Солнечная система обычно классифицируется по составу планет: четыре каменистые планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля и Марс), два массивных газовых гиганта (Юпитер и Сатурн) и пара ледяных гигантов (Уран и Нептун). Однако новое исследование предполагает, что Уран и Нептун могут содержать гораздо больше камней, чем считалось ранее.
Исследование не утверждает, что эти планеты обязательно богаты водой или камнями. Вместо этого оно ставит под сомнение идею о том, что ледяное ядро является единственным объяснением, подтверждаемым имеющимися данными. Эта более широкая интерпретация также согласуется с выводом о том, что карликовая планета Плутон состоит преимущественно из камней.
Для изучения внутреннего строения Урана и Нептуна исследователи разработали специальную методику моделирования. «Классификация ледяных гигантов слишком упрощена, поскольку Уран и Нептун до сих пор плохо изучены.
Модели, основанные на физике, были перегружены предположениями, в то время как эмпирические модели слишком упрощены. Мы объединили оба подхода, чтобы получить модели внутреннего строения, которые являются одновременно непредвзятыми и физически непротиворечивыми», - сказал аспирант Цюрихского университета и ведущий автор работы Лука Морф.
Процесс начинается со случайной генерации профиля плотности, представляющего внутреннее строение каждой планеты. Затем команда определяет гравитационное поле, которое соответствует наблюдательным измерениям, и использует эту информацию для вывода о возможном составе. Цикл повторяется до тех пор, пока модель наилучшим образом не соответствует всем имеющимся данным.
Используя непредвзятый и основанный на физике подход, исследователи обнаружили, что внутреннее строение ледяных гигантов не ограничивается льдом (обычно интерпретируемым как вода). «Мы впервые предположили это почти 15 лет назад, и теперь у нас есть численная основа для подтверждения», - сказал профессор Цюрихского университета и инициатор проекта Равит Хеллед. Результаты показывают, что любая из планет может быть представлена либо слоями, богатыми водой, либо гораздо более каменистой структурой.
Полученные данные также дают новое понимание необычных магнитных полей Урана и Нептуна. Магнитное поле Земли имеет два четко выраженных полюса, но поля этих планет более нерегулярны и включают несколько полюсов. По словам Хелледа, в моделях присутствуют слои «ионной воды», которые генерируют магнитные динамо-эффекты в местах, объясняющих наблюдаемые недипольные магнитные поля. Также обнаружено, что магнитное поле Урана имеет более глубокий источник, чем магнитное поле Нептуна.
Хотя исследование предлагает новые интерпретации, остаются неопределенности. «Одна из главных проблем в том, что физики до сих пор с трудом понимают, как ведут себя материалы в экзотических условиях давления и температуры, наблюдаемых в ядре планеты. Это может повлиять на наши результаты», - сказал Морф.
Результаты открывают двери для новых сценариев внутреннего строения, бросают вызов давним предположениям и подчеркивают важные пробелы в материаловедении в планетарных условиях. «И Уран, и Нептун могут быть как каменистыми, так и ледяными гигантами, в зависимости от используемых моделей. Имеющихся данных пока недостаточно, чтобы различить их, поэтому необходимы специальные миссии к Урану и Нептуну, которые смогут раскрыть их истинную природу», - сказал Равит Хеллед.
