Уран може містити набагато більше метану, ніж вважається

Астрономи, які уважніше придивляються до Урана, вважають, що він може бути наповнений набагато більшою кількістю метану, ніж ми вважали раніше.

Уран і Нептун часто називають крижаними гігантами, оскільки вчені вважають, що вони здебільшого складаються з “крижаних” матеріалів, таких як вода, метан і аміак, що оточують гаряче кам’янисте ядро. Однією з причин, чому астрофізики вважають, що це так, є те, що регіон, в якому вони сформувалися, ймовірно, був багатий на необхідні компоненти, а отже, очікується велика кількість води і льоду.

“Перші моделі Урана і Нептуна були побудовані на основі припущення, що вони сформувалися в зовнішніх частинах примітивної протопланетної туманності, де вміст елементів вважався сонячним, – пояснюється в новій статті, яка ще не пройшла рецензування. “Таким чином, припускаючи хімічну рівновагу, ранні дослідження використовували розрахунки очікуваної відносної молекулярної густини для оцінки потенційного складу планет, які сформувалися в цьому регіоні”.

Уран не користується особливою любов’ю з боку НАСА, і лише одного разу його відвідав зонд “Вояджер-2”. Цей же зонд відправився до Нептуна, забезпечивши набагато кращі спостереження за планетами, ніж дозволяють наземні та космічні телескопи поблизу Землі. Коли моделі Урана і Нептуна порівняли з нашими обмеженими спостереженнями планет, виявилося, що вони відповідають тому, що ми бачили зблизька.

Хоча це може здатися закритим питанням про склад планет, залишалося розгадати ще одну астрономічну загадку. Об’єкти в поясі Койпера багаті на вогнетривкі матеріали, багаті на органіку, і відносно бідні на воду, що свідчить про те, що планети повинні містити більше вогнетривких матеріалів, ніж льодоутворюючих. Чому ж попередні моделі відповідають тому, що ми спостерігаємо? На думку команди, тут може бути лише два варіанти: Бідні на лід будівельні блоки можуть через певні процеси перетворитися на багаті на лід планети, або ж потрібна нова модель, в якій планети мають більш кам’янисті надра, ніж ми думали.

Команда створила сотні тисяч моделей планет, варіюючи хімічний склад у початкових умовах, поки не з’явилися планети, схожі за масою і структурою на Уран і Нептун. Вони виявили, що найкраще підходять моделі з надрами, які містять щонайменше 10 відсотків метану, і понад 20 відсотків у моделях, які також мають велику частку води/породи в масі. У цих моделях метан може бути більш поширеним, ніж вода у надрах планет.

“Це складність, оскільки CH4, безумовно, не настільки поширений у сучасній Сонячній системі, і зазвичай становить дуже малу частку порівняно з водою”, – пише команда. “Ми припускаємо, що багаті на органіку вогнетриви досить поширені в планетезималях зовнішньої Сонячної системи, щоб викликати хімічні реакції в атмосферах Урана і Нептуна, які під час фази росту планети можуть виробляти необхідний метан”.

Товстий шар метану, ймовірно, утворився в результаті хімічних реакцій, які відбувалися при зіткненні багатих на вуглець планетезималей з планетою, що зростала, і вуглець реагував під впливом інтенсивного тепла і тиску з воднем.

Ця модель певною мірою пояснює, як багата на лід планета утворилася в області нашої Сонячної системи, заповненій об’єктами, бідними на воду. Хоча ці моделі можуть відповідати дійсності, нам потрібно більше спостережень за гігантами, щоб дізнатися про їхній склад.