Домой Мировые новости Ученые выяснили, почему Уран имеет наклонную орбиту

Ученые выяснили, почему Уран имеет наклонную орбиту

14
0

Ученые выяснили, почему Уран имеет наклонную орбиту

Уран, пожалуй, самая загадочная планета в Солнечной системе — люди очень мало знают о ней. Пока что человечество посетило планету только один раз, с космическим кораблем Voyager 2 в 1986 году. Самая очевидная странная вещь в этом ледяном гиганте — тот факт, что он вращается под уклоном по отношению к Солнцу.

ИА «Экспресс-Новости» напоминает читателю, что, в отличие от всех других планет, которые вращаются примерно «вертикально» с осями под прямым углом к своим орбитам вокруг Солнца, Уран наклонен почти на прямой угол. Таким образом, летом северный полюс почти прямо обращен к Солнцу. И, в отличие от Сатурна, Юпитера и Нептуна, которые имеют горизонтальные кольца вокруг себя, у Урана есть вертикальные кольца и луны, которые вращаются вокруг своего наклонного экватора.

Ледяной гигант также имеет удивительно низкую температуру, а также нецентральное магнитное поле, в отличие от аккуратной формы стержневого магнита большинства других планет, таких как Земля или Юпитер. Поэтому ученые подозревают, что Уран когда-то был похож на другие планеты Солнечной системы, но внезапно перевернулся. Так что же случилось? Новое исследование, опубликованное в Astrophysical Journal и представленное на заседании Американского геофизического союза, предлагает подсказку.

Катаклизм столкновения

Раньше наша Солнечная система была гораздо более «густонаселенным» местом: протопланеты (тела, развивающиеся, чтобы стать планетами) сталкивались с мощными гигантскими ударами, что помогло создать миры, которые мы видим сегодня. Большинство исследователей считают, что вращение Урана является следствием драматического столкновения. И вот ученые решили выяснить, как это могло произойти.

Как стало известно ИА «Экспресс-новости», изначально ученые хотели изучить гигантские воздействия на Уран, чтобы точно понять, как такое столкновение могло повлиять на эволюцию планеты. Однако на данный момент у них нет возможности (пока) построить две планеты в лаборатории и разбить их вместе, чтобы увидеть, что на самом деле происходит. Вместо этого, исследователи запустили компьютерные модели, имитирующие события, используя для этого мощный суперкомпьютер.

Ученые выяснили, почему Уран имеет наклонную орбиту

Основная идея состояла в том, чтобы смоделировать сталкивающиеся планеты с миллионами частиц, каждая из которых представляет собой кусок планетарного материала. Были даны симуляции уравнения, которые описывают, как работает физика, а именно, гравитация и давление материала, чтобы рассчитать, как частицы эволюционируют со временем, когда они сталкиваются друг с другом. Таким образом, были изучены даже фантастически сложные результаты гигантского воздействия. Еще одним преимуществом использования компьютерного моделирования является то, что оно дает полный контроль. Ученые смогли протестировать множество различных сценариев воздействия и изучить диапазон возможных результатов.

Моделирование показывает, что тело, по крайней мере, вдвое массивнее, чем Земля, могло бы легко создать тот странный уклон орбиты, который сегодня имеет Уран, врезаясь в молодую планету и сливаясь с ней. Для более сильных столкновений материал ударного тела, вероятно, в конечном итоге будет распространяться в тонкой горячей оболочке у края ледяного слоя Урана, под атмосферой водорода и гелия.

Это может препятствовать смешиванию материала внутри Урана, удерживая тепло от его образования глубоко внутри. Захватывающе, но эта идея, кажется, согласуется с наблюдением, что внешность Урана сегодня настолько холодна. Тепловая эволюция очень сложна, но, по крайней мере, ясно, как гигантское воздействие может изменить планету, как внутри, так и снаружи.

Ученые выяснили, почему Уран имеет наклонную орбиту

Супер вычисления

Исследование также интересно с вычислительной точки зрения. Как и размер телескопа, количество частиц в симуляции ограничивает то, что можно разрешить и изучить. Однако простая попытка использовать больше частиц для обеспечения новых открытий является серьезной вычислительной задачей. А это значит, что даже на мощном компьютере это займет много времени.

В своих последних исследованиях ученые использовали частицы размером более 100 м, что примерно в 100-1000 раз больше, чем в большинстве других современных исследований. Помимо создания потрясающих картинок и анимаций о том, как произошло гигантское воздействие, это открывает всевозможные новые научные вопросы, которые теперь можно решать.

Это улучшение стало возможным, благодаря SWIFT — новому коду симуляции, который был специально разработан, чтобы в полной мере использовать преимущества современных «суперкомпьютеров». В основном, это множество обычных компьютеров, соединенных вместе. Таким образом, выполнение большой симуляции быстро зависит от разделения вычислений между всеми частями суперкомпьютера.

Ученые выяснили, почему Уран имеет наклонную орбиту

SWIFT оценивает, сколько времени займет выполнение каждой вычислительной задачи в симуляции, и пытается аккуратно распределить работу равномерно для максимальной эффективности. Подобно большому новому телескопу, этот скачок в 1000 раз выше разрешения раскрывает детали, которые мы никогда не видели раньше.

Экзопланеты и не только

Наряду с изучением конкретной истории Урана, другой важной мотивацией является понимание формирования планеты в целом. В последние годы ученые обнаружили, что наиболее распространенный тип экзопланет (планет, которые вращаются вокруг звезд, отличных от нашего Солнца) очень похож на Уран и Нептун. Таким образом, все, что мы узнаем о возможной эволюции наших собственных ледяных гигантов, способствует нашему пониманию их дальних родственников и эволюции потенциально обитаемых миров.

Одна интересная деталь, которую исследователи изучили и которая очень актуальна для вопроса о внеземной жизни, — это судьба атмосферы после гигантского удара. Моделирование с высоким разрешением показывает, что часть атмосферы, которая выживает при первоначальном столкновении, все еще может быть удалена последующим сильным выпучением планеты. А отсутствие атмосферы делает планету намного менее пригодной для жизни. Опять же, возможно, огромные затраты энергии и добавленный материал могут помочь создать полезные химические вещества для жизни. Скальный материал из ядра ударного тела также может смешиваться с внешней атмосферой. Это означает, что мы можем искать определенные микроэлементы, которые могут быть индикаторами аналогичного воздействия, если мы наблюдаем их в атмосфере экзопланеты.

Ученые выяснили, почему Уран имеет наклонную орбиту

Остается много вопросов об Уране и о гигантских последствиях в целом. Несмотря на то, что симуляции становятся более подробными, еще многое предстоит узнать. Поэтому многие люди призывают к новой миссии на Уран и Нептун, чтобы изучить их странные магнитные поля, их причудливые семейства лун и колец и даже просто, из чего именно они на самом деле сделаны.

ИА «Экспресс-Новости» очень хотело бы, чтобы это произошло. Комбинация наблюдений, теоретических моделей и компьютерных симуляций, в конечном итоге, поможет нам понять не только Уран, но и множество планет, которые заполняют нашу Вселенную, и то, как они появились.#Уран #Орбита #Отклонение #Космос #Столкновение #Исследования #Ученые

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here

*