Уран и Нептун зачислили в ряды каменных планет

По общепринятой и незыблемой до сих пор версии, Уран и Нептун — ледяные гиганты: основную часть их массы составляют летучие вещества в особом состоянии «горячих льдов». Теперь у планетологов появилась альтернативная гипотеза: они подозревают, что никаких «горячих льдов» внутри них может не быть, а вместо этого есть крупные каменные ядра, окруженные легкой газовой оболочкой.

Плотность Юпитера на самом деле даже немного выше плотности Урана — 1,33 грамма на кубический сантиметр. Тем не менее пока что никто не сомневается в том, что крупнейшая планета Солнечной системы — газовый гигант: состоит он почти целиком из водорода, но его огромная масса (318 масс Земли) создает внутри настолько экстремальное давление, что водород в самом центре переходит в «металлическое» состояние. 

Уран заключает в себе лишь около 14 масс Земли, а Нептун — 17, но при этом их плотности составляют 1,27 и 1,64 грамма на кубический сантиметр соответственно. Такого сильного давления, как внутри Юпитера, в них быть не может. Поэтому планетологи и пришли к выводу, что водород и гелий составляют лишь примерно треть их общей массы, а под этой легкой оболочкой должно скрываться нечто более тяжелое. 

До сих пор считалось, что это в основном «льды» — вода, аммиак и метан в совершенно особом состоянии, возможном только при очень сильном давлении и нагреве. Впрочем, в центрах обеих планет все же предполагается твердое ядро из камня и металла размерами и массой ориентировочно с Землю.

Недавно ученые из Университета Цюриха (Швейцария) поставили эту устоявшуюся концепцию под сомнение и поделились собственными расчетами в статье, доступной (1) на сервере препринтов arXiv.org. Они заверили, что собранных на сегодня данных об Уране и Нептуне недостаточно для того, чтобы уверенно называть их ледяными гигантами. 

Исследователи смоделировали разные варианты внутреннего строения этих планет так, чтобы оно одновременно соответствовало и всем их наблюдаемым параметрам, и вообще законам физики. Как выяснилось, и Уран, и Нептун с таким же успехом могут оказаться не ледяными, а «каменными» гигантами — содержать в себе твердые ядра размерами и массой до половины всей планеты и даже больше. Напомним, диаметр Урана и Нептуна — примерно 51 и 49 тысяч километров соответственно.

Ученые задались вопросом: как в таком случае должны генерироваться магнитные поля двух планет? У Урана и Нептуна они намного слабее, чем у Земли, а устроены гораздо сложнее. По основной версии, они формируются не в ядре, а в мантии — там вода от давления распадается на ионы, становится гораздо более электропроводной, и ее интенсивное перемешивание создает магнитное динамо. Как пишут планетологи, даже в качестве «каменных гигантов» Уран и Нептун не лишаются этого электропроводящего слоя, хотя он и должен быть тоньше, чем в классической модели их внутреннего строения.