Гипотеза о том, что на Уране и Нептуне могут идти дожди из алмазов, всерьез рассматривается научным сообществом. Это не фантазия, а обоснованное предположение, опирающееся на наши знания о химическом составе и физических условиях, что царят на этих планетах.

Несмотря на кажущуюся невероятность, идея имеет под собой твердую научную почву. Рассмотрим подробнее, на чем она основана и насколько может соответствовать действительности.

Научная основа

Гипотеза алмазных дождей на Уране и Нептуне базируется на трех ключевых факторах:

• Состав атмосферы: Уран и Нептун, в отличие от газовых гигантов Юпитера и Сатурна, классифицируются как ледяные гиганты. Их атмосферы содержат значительное количество метана, простого соединения, состоящего из одного атома углерода и четырех атомов водорода (CH4).

• Экстремальные условия: по мере погружения в глубины этих планет, условия становятся все более экстремальными. На определенных глубинах температура может достигать нескольких тысяч градусов Цельсия, а давление — миллионов атмосфер.

• Превращение углерода: при таких экстремальных условиях происходят удивительные трансформации. Молекулы метана разрушаются, высвобождая атомы углерода. Под воздействием колоссального давления атомы углерода сжимаются настолько сильно, что перестраиваются, образуя кристаллическую решетку — структуру, характерную для алмаза.

Этот процесс напоминает ускоренную космическую версию земных "алмазных фабрик", где природа трудится миллионы лет под толщей горных пород. Однако на Уране и Нептуне этот процесс может происходить гораздо быстрее благодаря экстремальным условиям.

Экспериментальные данные

В 2017 году команда ученых из Стэнфордского университета провела эксперимент, имитирующий условия внутри Урана и Нептуна. Они использовали мощные лазеры для создания ударных волн в полистироле — полимере, состоящем из углерода и водорода.

Выбор полистирола был неслучайным: этот материал содержит те же элементы, что и метан (углерод и водород), но в твердой форме, что делает его удобным для лабораторных экспериментов. Хотя полистирол и метан имеют разную молекулярную структуру, они оба могут служить источником атомов углерода в условиях высокого давления и температуры.

Результаты эксперимента показали, что при высоких давлениях и температурах, сопоставимых с условиями в недрах Урана и Нептуна, действительно образовывались наноалмазы. Этот эксперимент стал важным подтверждением теоретических предсказаний о возможности формирования алмазов в атмосферах ледяных гигантов.

Как это может выглядеть

Если эта гипотеза верна, процесс может выглядеть так:

• Высоко в атмосфере метан подвергается воздействию молний и превращается в сажу.

• Сажа падает глубже в атмосферу, где давление и температура растут.

• При определенных условиях сажа сжимается в кристаллы алмаза.

• Алмазы продолжают падать, пока не достигнут таких глубин, где температура настолько высока, что они могут "испариться" или превратиться в жидкость.

Важно отметить, что мы пока не можем непосредственно наблюдать этот процесс. Наши знания о внутреннем строении Урана и Нептуна ограничены, и эта гипотеза основана на компьютерных моделях и лабораторных экспериментах.

Читайте также:

«Джеймс Уэбб» обнаружил зрелую спиральную галактику в ранней Вселенной.

Зонд NASA Parker Solar Probe установил рекорд, приблизившись к Солнцу на минимальное расстояние.

Ганимед: ледяной гигант с водяным сердцем.

На окраине Солнечной системы, в царстве вечного холода, скрывается загадочный ледяной мир под названием Тритон.

Этот крупнейший спутник Нептуна хранит множество тайн, и его изучение не только приоткрывает завесу над ранней историей Солнечной системы, но и рассказывает удивительную сагу о небесном теле, прошедшем путь от независимого объекта до спутника.

Знакомство с гигантом

Тритон, открытый английским астрономом Уильямом Ласселом 10 октября 1846 года (всего через 17 дней после обнаружения самого Нептуна), является седьмым по размеру спутником в Солнечной системе.

Его средний диаметр составляет около 2 707 километров, что делает его крупнее карликовой планеты Плутон (средний диаметр около 2 377 километров).

Карликовая планета в плену

Одна из самых интригующих особенностей Тритона — его ретроградная орбита. В отличие от большинства крупных спутников, он вращается вокруг Нептуна в направлении, противоположном вращению планеты. Это необычное поведение, вместе с химическим составом поверхности, очень похожим на состав Плутона, привело ученых к выводу, что Тритон не сформировался вместе с Нептуном, а был "похищен" ледяным гигантом в процессе эволюции Солнечной системы.

Изначально Тритон, вероятно, был одной из крупнейших карликовых планет пояса Койпера — области за орбитой Нептуна, где находятся многочисленные ледяные тела, включая Плутон. Однако какое-то событие вкупе с гравитационным взаимодействием с Нептуном изменило его судьбу, превратив некогда независимое небесное тело в спутник.

Уникальная поверхность

Поверхность Тритона представляет собой удивительный ледяной мир со средней температурой -235 градусов Цельсия. Она состоит преимущественно из азотного льда с вкраплениями водяного и сухого (углекислого) льда. Наиболее загадочной особенностью является так называемый "ландшафт канталупы" или "земля дыни" — область, покрытая множеством тесно расположенных впадин, которая напоминает кожуру дыни.

Активный мир подо льдом

Несмотря на экстремально низкие температуры, Тритон удивительно динамичный объект. На его поверхности обнаружены следы криовулканической активности — извержений жидкого азота и водно-аммиачной смеси. Космический аппарат NASA "Вояджер-2", максимально сблизившийся с Тритоном 25 августа 1989 года, зафиксировал гейзеры, выбрасывающие смесь из азота и темных частиц на высоту до восьми километров. Эти извержения постоянно обновляют поверхность спутника, делая его одним из самых геологически активных тел во внешней Солнечной системе.

Атмосфера в глубоком холоде

Удивительно, но даже при таких низких температурах Тритон обладает атмосферой (хотя и чрезвычайно разреженной), состоящей на 99,9% из азота с примесями метана и угарного газа.

На высоте от одного до трех километров над поверхностью формируются азотные облака, протяженность которых может достигать 100 километров. Атмосферное давление на поверхности составляет всего около 14 микробар — в 70 000 раз меньше земного.

Будущие исследования

После пролета "Вояджера-2" новых космических миссий к Тритону не было. Однако ученые разрабатывают планы будущих исследований этого манящего мира. Особый интерес представляет возможность существования подповерхностного океана, который, благодаря приливному нагреву* со стороны Нептуна, может оставаться жидким несмотря на запредельно низкую температуру поверхности.

*Тритон, вращаясь вокруг Нептуна, постоянно сжимается и растягивается, что делает его ядро достаточно горячими.

Читайте также:

• Ученые нашли способ удешевить миссию к Нептуну.

• 10 интересных фактов о поясе Койпера.

• Самая большая известная комета в Солнечной системе.

Перед вами удивительное цветное изображение Нептуна, "сшитое" из двух снимков, полученных космическим аппаратом NASA "Вояджер-2" 24 августа 1989 года.

"Вояджер-2" — единственный рукотворный объект, который когда-либо посещал систему самой дальней от Солнца планеты Солнечной системы.

На снимке видны три захватывающих атмосферных образования (подписаны на снимке ниже):

• Большое темное пятно (БТП) — антициклон, напоминающий знаменитое Большое красное пятно Юпитера. Однако в отличие от юпитерианского вихря, существующего столетиями, БТП Нептуна исчезло к 1994 году.
• «Скутер» — белое треугольное облако, получившее свое прозвище за невероятную скорость движения. Оно совершает полный оборот вокруг планеты всего за несколько часов!
• Малое темное пятно (МТП) — циклон в южном полушарии, исчезнувший одновременно с БТП в 1994 году. Ученые предполагают, что между этими образованиями была какая-то связь, но ее природа остается загадкой.

Все эти атмосферные структуры двигались на восток с разной скоростью и редко оказывались так близко друг к другу. Так что "Вояджеру-2" несказанно повезло запечатлеть их вместе.

Следующее свидание с Нептуном запланировано на 2049 год. Это может произойти в рамках миссии NASA Neptune Odyssey, запуск которой намечен на 2031 год.

Миссия Neptune Odyssey может стать настоящим прорывом в изучении системы Нептуна. Ученые планируют детально исследовать атмосферу планеты, изучить ее магнитное поле и внутреннюю структуру, а также проанализировать состав колец и спутников. Особое внимание хотят уделить Тритону — одному из самых загадочных спутников в Солнечной системе, чью поверхность покрывает азотный лед.

Пока же ученым придется еще четверть века довольствоваться крупицами данных, переданных легендарным "Вояджером-2".

Читайте также:

• Ночные светящиеся облака на Марсе.
• Частный космический аппарат Blue Ghost передал потрясающие кадры обратной стороны Луны.
• Спутники Нептуна: Протей.

Ночью в Берлинской обсерватории была открыта новая планета солнечной системы. Открытие осуществили Иоганн Галле и его аспирант Генрих д’Арре на основе расчетов французского астронома Урбена Леверье. Наблюдение произведено телескопом (экваториальным ахроматическим рефрактором) фирмы Merz und Mahler. Это стало возможным благодаря тесному международному сотрудничеству в области астрономии, а так же в результате значительного усовершенствования технических средств наблюдения за небесными телами.

Но самое главное в данном событии - вера учёных. Вера в математику. Сенсация уже успела получить в прессе название «планета, открытая на кончике курсора». Название дал французский физик и астроном Доминик Франсуа Жан Араго, который вдохновил Леверье заняться этой тематикой. И такое название вовсе не случайно. Впервые астрономам удалось найти планету не исключительно с помощью методов наблюдения, а благодаря предварительным вычислениям.

В утреннем комментарии член Королевского Астрономического общества и Парижской академии наук Джордж Эйри отметил:

«Во всей истории астрономии и, даже я могу сказать, во всей истории науки не происходило ничего подобного… Уран, Церера, Паллада были открыты в ходе наблюдений, которые вовсе не предусматривали открытие планет… Но движение Урана, изученное учёными, которые находились целиком под впечатлением универсальности закона притяжения, указывало на действие некоторого возмущающего тела. Математики, наконец, решились приступить к работе, чтобы удостовериться в возможном существовании такого тела. Они показали, что предположение о возмущающем теле, движущемся по некоторой определённой орбите, полностью объясняет возмущение Урана. С твёрдостью, которую я должен характеризовать как замечательную, они выразили своё убеждение, что возмущающая планета должна находиться точно в некотором месте и иметь такой-то вид. Она действительно была найдена на этом месте и имела предсказанный вид. История астрономии не знает других подобных примеров».

К сожалению, открытию точно не удастся избежать споров о приоритете. Выяснилось, что на данный момент уже имеются другие независимо сделанные вычисления.

Так, математик Джон Адамс из Кембриджской обсерватории получил схожие с Леверье результаты. Адамс, как и Леверье основывался на работах Алексиса Бувара. Напомню, что Бувар ранее обнаружил отклонение траектории Урана от прогнозируемой.

Однако, в результате медлительной коммуникации с вышеупомянутым Джорджем Эйри из Королевской обсерватории в Гринвиче и директором Кембриджской обсерватории Джеймосом Чаллисом вычисления Адамса не привели к активным наблюдениям.

Непонятным остаётся, почему у двух научных групп столько времени заняло решение обратной проблемы (выведение математической модели из наблюдаемых данных), которая является элементарной для современных компьютеров. Видимо какие-то причины тому были. Но тем не менее открытие имеет огромное значение для науки.

Галле предложил назвать планету «Янус». Чэллис же предложил название «Океан». Леверье же хотел бы, чтобы планета была названа в его честь.

К сожалению, Иоганн Галле и большинство других исследователей, участвовавших в Проекте, более недоступны для комментариев.

Знаменательно, что открытие произошло именно в международный день удивительных открытий.

В ближайшее время вы несомненно многократно услышите об этом открытии.

Источник.