Многое об Уране и Нептуне остается неизвестным. Их посещал только «Вояджер — 2». Поэтому ранее астрономы разработали модели, соответствующие физическим свойствам, которые собрал зонд и наземные телескопы. Согласно теории, у планет есть тонкая оболочка из водорода и гелия; базовый слой сжатой, суперионной воды и аммиака; в также центральное каменистое ядро. Считалось, на Уране и Нептуне в 50 000 раз больше воды, чем в океанах Земли.
Но авторы нового исследования говорят, что эти модели игнорируют то, как сформировались ледяные гиганты. Когда Уран и Нептун появились из пылевого облака, окружающего молодое Солнце, они поглощали или аккрецировали планетезимали. Они напоминают такие современные кометы, как 67P/Чурюмова — Герасименко из пояса Койпера. Это область ледяных тел за орбитой Нептуна.
Однако, в отличие от предположительно богатых водой ледяных гигантов, большая часть этих планетезимальных объектов богата углеродом. «Как могли сформироваться ледяные гиганты из богатых льдом строительных блоков?», — задается вопросом Ури Маламуд, ведущий автор исследования и ученый-планетолог из Израильского технологического института.
Чтобы разрешить этот очевидный парадокс, Маламуд и его соавторы построили сотни тысяч моделей интерьеров Урана и Нептуна. Затем они попытались определить, какая модель подходит больше всего.
Они пришли к выводу, что как раз метан — ключ к разгадке «ледяного парадокса». По словам ученых, лед мог образоваться, когда водород на планетах, которые набирали массу, вступал в химическую реакцию с углеродом в планетезималях. Такие процессы происходят при высоких температурах и давлении. Ученые считают, что именно такие условия существовали в ранней истории Урана и Нептуна. Кроме того, согласно некоторым новым моделям, в ледяных планетах может храниться до 10% метана, а не воды.
Пока это открытие остается лишь теорией, которую нужно еще доказать. Только орбитальная миссия может подтвердить выводы ученых.
Результаты исследования опубликованы на сайте препринтов arXiv.
