Уран и Нептун относят к ледяным гигантам, так как большая часть их массы представлена легколетучими компонентами, которые в астрономии именуют «льдами». Если говорить проще, то они содержат значительно больше веществ типа воды, аммиака и метана по сравнению с Юпитером и Сатурном, основу которых составляют водород и гелий. Это ключевое различие между Ураном и Нептуном и другими газовыми гигантами.

Обе эти планеты обладают густой газовой средой, которая маскирует происходящие внутри процессы, включая зоны с экстремальным давлением и высокой температурой. В связи с этим для изучения структуры и состава ледяных планет ученые применяют данные спектрального анализа, оценивают интенсивность теплового излучения и исследуют химические «маркеры» в атмосфере, что позволяет сделать выводы о происходящих явлениях на большой глубине.

Особый интерес вызывает угарный газ (CO): он выступает как показатель наличия воды и прочих «льдов», то есть является своеобразным химическим сигналом из глубин. COЛибо этот элемент формируется внутри планеты в результате реакции углерода с кислородом, который у ледяных гигантов преимущественно находится в составе водных соединений. H₂O), либо заносится извне. Если COПоскольку это явление связано с внутренними процессами планеты, можно заключить о наличии существенного запаса кислородсодержащих соединений внутри ее недр. В первую очередь речь идет о воде и водно-аммиачных образованиях льда.

Например, монооксид углерода присутствует в нижних слоях атмосферы Нептуна. обнаружилиТолько в девяностые годы стало возможным обнаружить это явление благодаря исследованиям с использованием наземных и инфракрасных методов анализа спектра. В более глубоких слоях COУгарный газ не способен поддерживаться длительное время без постоянного восполнения, – пришли к выводу ученые-астрономы, что указывает на его внутреннее происхождение.

В 2000-х CO нашлиЭтот элемент присутствует и в атмосфере Нептуна, и на Уране, однако преимущественно находится в верхних слоях. Дальнейшие исследования выявили уменьшение концентрации CO с увеличением глубины атмосферы. Это свидетельствует о вероятном внешнем источнике – возможно, веществе из комет или межпланетной пыли.

Различия в количестве угарного газа в атмосферах Нептуна и Урана вызвали дискуссию среди специалистов. Некоторые ученые выдвинули гипотезу о том, что внутреннее строение Урана состоит преимущественно из горных пород, а его формирование прошло по другой траектории, отличной от формирования соседа, несмотря на их схожий внешний вид. Другие же полагают, что делать подобные заключения пока нецелесообразно, так как наблюдаемые расхождения могут быть связаны с недостаточным объемом имеющихся данных.

Международный коллектив астрономов во главе с Тибальтом Кавалье ( Thibault Cavalié) из Университета Бордо во Франции опубликовала статью), представил результаты исследования, в которых сообщается о первом обнаружении угарного газа в тропосфере Урана – нижних слоях облаков. Это открытие было сделано благодаря использованию радиотелескопического комплекса Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), находящегося на территории пустыни Атакама, что расположена в Чили.

Изучив данные наблюдений ALMA за три периода времени с 2022 по 2024 год, Кавалье и его соавторы определили наличие CO в тропосфере Урана в количестве 5,8 ± 0,3 частей на миллиард. Наличие угарного газа в этой области атмосферы указывает на внутренний источник тепла.

На основе определенной концентрации углекислого газа исследователи вычислили количество кислорода, находящегося в недрах планеты. Выяснилось, что его там присутствует как минимум в 52 раза больше по сравнению с газопылевым облаком, из которого сформировался Уран. Подобный переизбыток кислорода указывает на то, что при образовании Урана он мог активно абсорбировать значительные объемы воды и других летучих соединений. Новые сведения позволят детализировать представления о внутреннем устройстве этой планеты и глубже разобраться в причинах того, почему ее формирование могло отличаться от формирования Нептуна.

Также специалисты, работающие над проектом «Кавалье», зафиксировали в верхних слоях атмосферы Урана наличие циановодорода ( HCN), однако его содержание оказалось чрезвычайно низким. Данное вещество способно возникать вследствие химических процессов под воздействием света в верхней атмосфере, или же из-за доставки вещества из космоса – например, межпланетной пыли либо обломков комет, включающих азот и углерод.

Наличие HCNЭтот факт имеет большое значение, поскольку он позволяет судить о поведении азота в газовой оболочке: демонстрирует характер реакций соединений с азотом под действием солнечного света, эффективность вертикального перемешивания воздушных масс и поступление азотных компонентов (и связанных с ними веществ) из внешнего пространства во верхние облачные уровни планеты.

<!—

.shesht-social-sharing-block {
margin-top: -40px;
}

—>