Уран и Нептун могут содержать большое количество метана

Уран и Нептун — два ледяных гиганта в нашей Солнечной системе. Это означает, что они состоят из летучих химических соединений. До сих пор предполагалось, что обе планеты состоят в основном из воды. Согласно новому исследованию, там также обнаружено большое количество метана.

Кольца Урана. Источник изображения: НАСА
Об этих двух планетах известно немногое. До сих пор за ними удалось более внимательно наблюдать зондом «Вояджер-2» только во время его полета мимо планет в 1980-х годах. Тогда был обнаружен в атмосфере небесных тел кислород, углерод и водород.

Нептун. Источник изображения: НАСА
С тех пор ученые пытаются создать компьютерные модели планет, соответствующие предыдущим наблюдениям. Предполагается, что под тонким слоем водорода и гелия находятся водяной лёд и аммиак. Подсчитано, что на каждой планете может быть в 50 000 раз больше воды, чем на Земле.

Однако, по мнению авторов исследования, у этих моделей есть одна неувязка. Обе планеты, как и все планеты Солнечной системы, возникли из пылевого диска, образовавшегося вокруг Солнца. Они сформировались после соединения так называемых планетезималий. Это планетарные строительные блоки, напоминающие астероиды. Эти объекты обычно бедны льдом и содержат большое количество углерода.

Солнечный диск с планетезималями. Источник изображения: НАСА/Лаборатория реактивного движения Калифорнийского технологического института
Это наблюдение поднимает вопрос о том, как предполагаемое количество водяного льда могло образоваться на ледяных гигантах, если их строительные блоки почти не содержат льда. Ученые пришли к следующему выводу: Уран и Нептун состоят из большого количества метана. В атмосфере планет-предшественников Урана и Нептуна произошла химическая реакция между планетезималями, состоящими из органического, тугоплавкого материала (углерода) и газообразным водородом.

Это могло привести к образованию большого количества метанового льда. Исследователи использовали компьютерные модели для подтверждения своего предположения.

«Богатый метаном внутренний состав может быть естественным решением, которое хорошо соответствует размеру, массе и моменту инерции Урана и Нептуна», — пишут они в своем исследовании. 

Метан может образовать толстый слой между смесью водорода с гелием и водой. Чтобы проверить эту теорию, к ледяным гигантам придется отправить зонд. Однако в настоящее время такой миссии не планируется.