Ядра – чистый перовскит

Американские планетологи построили модели ядер планет-гигантов как в Солнечной системе, так и за ее пределами.

Как сообщает Science, Рената Венцович из университета Миннесоты, а также Коичиро Умемото и Филипп Ален из университета Стони-Брук смоделировали поведение некоторых горных пород при температуре и давлении, существующих в ядрах Сатурна, Юпитера и двух экзопланет вне Солнечной системы. Оказалось, что породы в таких условиях меняют свои свойства и существенно отличаются от этих же пород на Земле.

Например, минералы приобретают электрическую и тепловую проводимость, сравнимую с электро- и теплопроводностью металлов.

Работа ученых основывается на открытии, сделанном российским кристаллографом Артемом Огановым (Федеральный швейцарский технологический институт в Цюрихе) и японцем Шигики Оно (Институт передовых исследований земной эволюции): ученые изучали особый слой D (Dee double prime), который располагается между мантией и железным ядром Земли и имеет до 300 км в толщину. И установили, что D, как и мантия, в основном состоит из силикатного перовскита (MgSiO3, не путать с классическим перовскитом CaTiO3). Однако в условиях слоя D высокие температура и давление изменили структуру перовскита и превратили его в вещество постперовсксит. Как уточнил «Газете.Ru» Артем Оганов, статья об их открытии вышла в Nature 22 июля 2004 года.

В новой работе планетологи обратили свое внимание на ядра планет-гигантов в нашей Солнечной системе (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун), а также двух экзопланет. Одна из них получила название Суперземля и вращается вокруг звезды в созвездии Водолея на расстоянии 15 световых лет от нас, а другая – Плотный Сатурн (Dense-Saturn) – находится в 257 световых годах от нас в созвездии Геркулеса.

Современная планетология считает, что у планет-гигантов сначала сформировались силикатные ядра, а затем планеты «нарастили» себе оболочку из водорода и гелия. По современным расчетам, рост Юпитера продолжался десятки миллионов лет, а рост Сатурна – сотни миллионов. У планет-гигантов возникли собственные мини-диски из газа и пыли, из которых затем сформировались кольца и многочисленные спутники.
Гипотезу, согласно которой ядра планет-гигантов аналогичны планетам земной группы, впервые предложил российский математик и геофизик Отто Юльевич Шмидт (более известный как руководитель челюскинцев) в работе «Четыре лекции по теории происхождении Земли». Теперь эта мысль имеет и численное подтверждение.

Ученые из Миннесоты и Стони-Брук рассчитали, что в ядрах двух планет-гигантов, Сатурна и Юпитера, а также обеих экзопланет свойства перовсксита также сильно изменяются. При температуре 10 тысяч градусов и давлении около 10 млн атмосфер даже постперовскит не может сохранить свою структуру и преобразуется в кристаллы двух новых типов.

Один из них ведет себя так же, как и металлы. Он свободно проводит электрический ток.

Такой эффект может поддерживать магнитное поле планеты (если оно есть). Кроме того, подобные явления могут облегчать «транспортировку» энергии от ядра планеты к поверхности. Результатом этого могут явиться сильные «планетотрясения» и извержения вулканов.

Венцович говорит, что описываемый эффект сильнее в Плотном Сатурне, чем в Суперземле. Условия в ядрах Урана и Нептуна не столь жестокие, поэтому постперовскит сохраняет свою структуру, считает Венцович.

Планетолог резюмирует: «Мы хотим понять, как планеты возникли и развивались, какие они сейчас. Мы должны понять, как недра планет ведут себя в условиях высоких температур и давлений. Тогда мы сможем смоделировать их структуру. Так сравнительная планетология может помочь нам лучше понять строение и происхождение Земли».

Санта осветит ночное небо

По расчетам известного астронома, специализирующегося на объектах пояса Койпера, Майкла Брауна из Калифорнийского университета, один из самых интересных таких объектов – 2003 EL61 с неофициальным названием Санта – может достаточно сильно сблизиться с Нептуном.

Дальнейшие события могут развиваться по двум сценариям. Более эффектный – превращение Санты в короткопериодическую комету.

Об этом Браун рассказал в своем докладе на последней встрече Американского астрономического общества (American Astronomical Society) в Сиэтле.

По словам самого Брауна, эта комета станет самой яркой за все время наблюдений. Это не удивительно: поперечник «космической дыни» – а Санта своей формой напоминает именно узбекскую дыню или мяч для регби – составляет около полутора тысяч километров, что намного больше ядер обычных комет. Правда, так как большую часть Санты составляют твердые породы, тонкий слой льда на поверхности должен достаточно быстро испариться. Так что через некоторое время Санта потеряет свой блеск и станет просто крупным астероидом на внутренней орбите.

О возможной угрозе для Земли в этом случае Браун не сообщает.

Второй вариант развития событий менее эффектен: 2003 EL61 просто вышвырнет за пределы Солнечной системы.

Кроме того, в своем докладе Браун предложил собственную теорию возникновения этого странного тела. По его мнению, около 4,5 миллиардов лет назад объект 2003 EL61, бывший тогда похожим на Плутон шаром, состоял наполовину изо льда, наполовину из скалистых пород. Позже произошло гравитационное взаимодействие (проще говоря, столкновение) с другим крупным объектом пояса Койпера. Тогда часть ледяной мантии разрушилась и образовала его спутники, а возможно, часть ее стала кометами Солнечной системы.

Санта, как следует из научного названия 2003 EL61, открыт в 2003 году и считается одним из самых необычных объектов пояса Койпера. Во-первых, он очень необычно вращается – в плоскости, проходящей через его длину, подобно тому, как закручивают спортсмены мяч для регби во время передач. И вращается очень быстро, один оборот Санта делает за 4 часа. Во-вторых, по данным Майкла Брауна, 2003 EL61 – единственный объект пояса Койпера, у которого известно целых два спутника (вообще, по данным того же Брауна, спутники имеет около 10% объектов пояса Койпера). Оба спутника открыты в 2005 году. Первый открыт Брауном в январе при наблюдениях из обсерватории Кек, статья об открытии опубликована в Astrophysical Journal Letters. А скоро на снимках обнаружили и второй, более слабый спутник.

Есть и еще одна интересная подробность. Оказывается, 2003 EL61 человечество наблюдало давно. Только не очень внимательно: первые изображения этого объекта удалось найти на снимках 50-летней давности, когда не был известен даже спутник Плутона Харон!

Майкл Браун уделил 2003 EL61 одну из страниц своего официального сайта. Кстати, сам Браун не употребляет названия Санта, но предлагает Международному астрономическому союзу поскорее определиться с более мелодичным именем для возможной мегакометы.