Газовий / крижаний гігант Уран давно став джерелом таємниці для астрономів. Окрім представлення деяких теплових аномалій та магнітного поля, яке не є центром, планета також унікальна тим, що вона єдина в Сонячній системі, що обертається на її боці. З осьовим нахилом 98 ° планета переживає радикальні пори року та цикл денно-нічний на полюсах, де один день і ніч тривають 42 роки кожен.
Завдяки новому дослідженню під керівництвом дослідників Даремського університету, причина цих загадок, нарешті, може бути знайдена. За допомогою дослідників NASA та багатьох наукових організацій команда проводила симуляції, які вказували, як Уран, можливо, зазнав величезного впливу в своєму минулому. Це враховує не тільки надзвичайний нахил і магнітне поле планети, але й пояснює, чому зовнішня атмосфера планети так холодна.
Дослідження "Наслідки гігантського впливу на ранній урану для обертання, внутрішньої структури, сміття та атмосферної ерозії" нещодавно з'явилося в Астрофізичний журнал. Дослідженням керував Джейкоб Кегеррейс, доктор наук з Інституту обчислювальної космології університету Дарема, і він включав членів Інституту екологічних досліджень Бейра (BAER), Наукового центру Еймса NASA, Національної лабораторії Лос-Аламоса, Лабораторії Декарта, Університету Вашингтон та UC Санта-Крус.
Заради їх дослідження, яке фінансувалося Радою з питань науково-технічних послуг, Королівським товариством, НАСА та Національною лабораторією в Лос-Аламосі, команда провела перші комп’ютерні симуляції високої роздільної здатності, як масові зіткнення з Ураном вплинуть на планету еволюція. Як пояснив Кегеріс в недавньому прес-релізі університету Дарем:
«Уран обертається на боці, вісь якої майже під прямим кутом спрямована до всіх інших планет Сонячної системи. Це майже напевно було спричинено гігантським ударом, але ми дуже мало знаємо про те, як це насправді сталося та як ще таке жорстоке подія вплинуло на планету ».
Щоб визначити, як гігантський вплив вплине на Уран, команда провела набір моделювань гідродинаміки згладжених частинок (SPH), які також використовувалися в минулому для моделювання гігантського впливу, що призвело до утворення Місяця (ака. Вплив гіганта). Теорія). За всіма відомостями, команда виконала понад 50 різних сценаріїв впливу, використовуючи потужний комп'ютер, щоб переконатись, чи не відтворить це умови, які формують Уран.
Зрештою, симуляції підтвердили, що нахилене положення Урана спричинене зіткненням з масивним об'єктом (між двома та трьома земними масами), що відбулося приблизно 4 мільярди років тому - тобто під час формування Сонячної системи. Це було узгоджено з попереднім дослідженням, яке вказувало, що вплив на молоду протопланету зі скелі та льоду міг бути причиною осьового нахилу Урана.
"Наші висновки підтверджують, що найімовірнішим результатом було те, що молодий Уран був причетний до катаклізму зіткненням з об'єктом, що вдвічі перевищує масу Землі, якщо не більше, відбиваючи його на бік і встановлюючи події, які допомогли створити планету ми сьогодні бачимо », - сказав Кегерріс.
Крім того, симуляції дали відповідь на фундаментальні запитання щодо Урана, які виникли у відповідь на попередні дослідження. По суті, вчені задалися питанням, як Уран міг би зберегти свою атмосферу після бурхливого зіткнення, яке теоретично здувало б його шари водню та гелію. Згідно з імітацією команди, це було, швидше за все, тому, що удар завдав пасучого удару по Урану.
Цього було б достатньо, щоб змінити нахил Урана, але він був недостатньо сильним, щоб видалити його зовнішню атмосферу. Крім того, їх моделювання показало, що вплив може витіснити скелю та лід на орбіту навколо планети. Тоді це могло б згуртуватися, щоб сформувати внутрішні супутники планети і змінити обертання будь-яких раніше існуючих лун, що вже перебувають на орбіті навколо Урана.
І останнє, але не менш важливе, моделювання запропонувало можливе пояснення того, як Уран отримав своє позацентрове магнітне поле та його теплові аномалії. Коротше кажучи, вплив міг би створити розплавлений лід та скошені грудочки гірської породи всередині планети (таким чином, це пояснює її магнітне поле). Це також могло створити тонку оболонку уламків біля краю льодового шару планети, яка б захопила внутрішнє тепло, що могло б пояснити, чому зовнішня атмосфера Урана відчуває надзвичайно холодну температуру -216 ° C (-357 ° F).
Крім того, щоб допомогти астрономам зрозуміти Уран, одну з найменш зрозумілих планет Сонячної системи, дослідження також має наслідки, коли мова йде про вивчення екзопланет. Поки більшість планет, виявлених в інших зіркових системах, були порівнянні за розміром і масою з Ураном. Як таке, дослідники сподіваються, що їхні висновки пролиють світло на хімічні склади цієї планети та пояснять, як вони розвивалися.
Як сказав доктор Луїс Теодоро - з Інституту BAER та Науково-дослідного центру NASA Еймса - і один із співавторів цього документа, «Всі дані свідчать про те, що гігантські впливи часто спостерігаються під час формування планети, і при таких видах досліджень ми тепер отримують більше розуміння їх впливу на потенційно мешкають екзопланети ».
У найближчі роки плануються додаткові місії для вивчення зовнішньої Сонячної системи та планет-гігантів. Ці дослідження не тільки допоможуть астрономам зрозуміти, як розвивалася наша Сонячна система, вони також могли б нам сказати, яку роль відіграють газові гіганти, коли мова йде про заселення.
