Предложено альтернативное строение Урана и Нептуна

Новая гипотеза ученых из Калифорнийского университета в Беркли о внутреннем строении Урана и Нептуна представляет собой значительное отклонение от прежних теорий. Опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) исследование указывает на слоистую структуру внутренностей этих ледяных гигантов, которая напоминает разделение нефти и воды.

Из нового исследования следует, что под водородно-гелиевыми атмосферами Урана и Нептуна скрывается океан, состоящий из воды, а ниже находится слой сильно сжатой жидкости, содержащей углерод, азот и водород. Эти слои не могут смешиваться из-за разделения водорода от метана и аммиака, что формирует четкие границы между ними.

Эта новая теория открывает возможность для более глубокого понимания внутренней структуры Урана и Нептуна, а также для дальнейших исследований в области астрономии и планетологии. Возможно, она поможет расширить наши знания о формировании и эволюции ледяных гигантов в нашей солнечной системе и за ее пределами.

Для проверки гипотезы о поведении атомов в условиях, характерных для недр планет, исследователи применили компьютерное моделирование. Они создали модель, включающую более 500 атомов углерода, кислорода, азота и водорода, чтобы изучить, как вещества разделяются при экстремальном давлении в 3,4 миллиона раз выше земного и при температуре около 4750 кельвинов. Эти расчеты стали возможны благодаря современным вычислительным ресурсам.

Ученые пришли к выводу, что в таких условиях происходит разделение воды от углерода и азота, образуя два различных слоя: верхний, содержащий большое количество воды, и нижний, насыщенный углеводородами. Это открытие представляет собой значимый шаг в понимании процессов, происходящих во внутренних областях планет.

Интересно, что результаты моделирования также позволяют предположить, какие другие процессы могут происходить в таких экстремальных условиях и как это может повлиять на формирование структуры планет и их внутренних составляющих. Дальнейшие исследования в этом направлении могут принести новые открытия и расширить наше знание о формировании планетарных систем.

Исследования показывают, что процесс разделения слоев внутренних частей планет приводит к устойчивому разделению, исключая возможность их смешивания. Верхний водный слой, вероятно, подвержен конвекции, что вызывает формирование неупорядоченного магнитного поля, тогда как нижний углеводородный слой остается стабильным.

Эти выводы подтверждаются результатами компьютерного моделирования, которые совпадают с гравитационными данными, полученными миссией «Вояджер-2» более 40 лет назад. Такое открытие подталкивает ученых к гипотезе о наличии слоистого строения внутренних частей планет Урана и Нептуна, которое отличается от строения газовых гигантов, вроде Юпитера и Сатурна.

Ученые также предполагают, что подобные слоистые структуры могут быть общим явлением не только для ледяных гигантов в нашей Солнечной системе, но и для экзопланет, которые имеют сходные размеры с Ураном и Нептуном. Это открывает новые перспективы для изучения внутреннего устройства планет-гигантов и их потенциальных аналогов в других звездных системах.

Исследователи планируют провести новые лабораторные эксперименты, чтобы подтвердить свои результаты при экстремальных условиях высоких температур и давлений. Они также надеются, что будущая миссия НАСА к Урану сможет дать новые данные для подтверждения гипотезы. С использованием доплеровского визуализатора ученые смогут измерить вибрации планеты и раскрыть ее внутреннюю структуру.

Проведение дальнейших экспериментов в лаборатории позволит исследователям получить более точные данные и подтвердить их теории. Планируемые исследования при высоких температурах и давлениях помогут лучше понять поведение материалов в экстремальных условиях.

Важной целью исследователей является не только проверка гипотезы, но и расширение наших знаний о внутренних процессах планеты Уран. Использование новейших технологий, таких как доплеровский визуализатор, открывает новые возможности для изучения глубинных слоев планеты и ее строения.