Астрономия

Астрономы выяснили, почему Уран и его спутники наклонены

Lawrence Sromovsky/University of Wisconsin-Madison/W.W. Keck Observatory/NASA

Исследователи из Киотского университета и Токийского технологического института провели моделирование и выдвинули новую теорию формирования Урана и его спутников, которая объясняет аномальный наклон его оси собственного вращения. Согласно ей, Уран мог столкнуться на заре Солнечной системы с небольшой ледяной планетой, по массе в три раза превышающей земную. Работа ученых доступна в статье журнала Nature Astronomy.

Необычные характеристики Урана уже давно озадачивают ученых. Все планеты Солнечной системы вращаются вокруг Солнца в одном и том же направлении и в одной плоскости, что, по мнению астрономов, является следствием процесса формирования Солнечной системы из вращающегося диска газа и пыли. Большинство планет также вращаются в одном и том же направлении, причем их полюса ориентированы примерно перпендикулярно плоскости, в которой они движутся вокруг звезды. Но в отличие от остальных один Уран оказывается наклонен примерно на 98 °.

Как и Сатурн, Уран имеет множество спутников, которые образуют вокруг него тонкое кольцо. Эти 27 спутников вращаются вокруг экватора планеты и, как следствие, наклонены также на 98 °. В новой работе исследователи сосредоточились именно на этих спутниках. Они построили компьютерную модель, которая описывает образование лун вокруг ледяных планет. Большинство планет Солнечной системы имеют спутники различных размеров, орбит, составов и других свойств, которые, по мнению ученых, способны помочь объяснить, как они образовались.

Есть веские доказательства того, что даже наша Луна сформировалась, когда скалистое тело размером с Марс ударилось о раннюю Землю почти 4,5 миллиарда лет назад. Эта гипотеза объясняет очень многие странности в составе Земли и Луны, а также в орбите нашего спутника. Ученые предполагают, что такие массивные столкновения были довольно распространены в ранней Солнечной системе и являются частью процесса формирования планет. Но Уран и Земля, скорее всего, переживали разные столкновения по силе и типу объекта, так как первый находится дальше от Солнца.

Поскольку Земля сформировалась ближе к Солнцу, где окружающая среда была более горячей, она в основном состоит из соединений нелетучих элементов, то есть тех, которые не образуют газов при нормальных давлениях и температурах на поверхности планеты. Такие нелетучие соединения составляют горные породы, мантию и ядро Земли. А самые внешние слои в основном состоят из летучих соединений, таких как вода, молекулярный азот и кислород. Несмотря на то что они являются газами или жидкостями при температуре и давлении на поверхности Земли, на огромных расстояниях от солнца они превращаются в твердый лед.

Гигантские столкновения на далеких ледяных планетах будут сильно отличаться от происходящих на каменистых планетах. Поскольку водный лед образуется при низких температурах, осколки от столкновения с Ураном какого-либо небесного тела испарились бы из-за локального повышения температуры после удара. Это также может быть верно и для столкновений каменистых тел ближе к Солнцу, но более тугоплавкие материалы могу затвердеть быстрее и конденсироваться раньше, чем вещества с низкой температурой плавления.

Согласно построенной исследователями компьютерной модели, после столкновения ледяной планеты массой в три земных с Ураном период обращения последней вокруг своей оси увеличился (на данный момент день на ледяном гиганте составляет 17 часов), а ставший газом лед долгое время существовал в виде облака. Эта гипотеза объясняет формирование спутников Урана, которые, согласно ей, возникли из такого ледяного облака. Также модель показывает, как и почему мог измениться наклон оси собственного вращения ледяного гиганта.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.