Gāzes / ledus gigants Urāns jau sen ir bijis noslēpuma avots astronomiem. Papildus zināmai termiskai anomālijai un magnētiskajam laukam, kas atrodas ārpus centra, planēta ir arī unikāla ar to, ka tā ir vienīgā Saules sistēmā, kas griežas uz savu pusi. Ar aksiālo slīpumu 98 ° planēta piedzīvo radikālus gadalaikus un dienas-nakts ciklu pie poliem, kur katra diena un nakts ilgst 42 gadus.
Pateicoties jaunam pētījumam, kuru vadīja Drehemas universitātes pētnieki, iespējams, beidzot tika atrasts šo noslēpumu iemesls. Ar NASA pētnieku un vairāku zinātnisko organizāciju palīdzību komanda veica simulācijas, kurās tika norādīts, kā Urāns savā pagātnē varētu būt smagi cietis. Tas ne tikai atspoguļotu planētas galējo slīpumu un magnētisko lauku, bet arī izskaidrotu, kāpēc planētas ārējā atmosfēra ir tik auksta.
Pētījums “Milzu ietekmes sekas uz agrīno urāna rotāciju, iekšējo struktūru, gružiem un atmosfēras eroziju” nesen parādījās Astrofizikas žurnāls. Pētījumu vadīja Jēkabs Kegerreiss, doktora pētnieks no Daremas Universitātes Skaitļošās kosmoloģijas institūta, un tajā bija iekļauti locekļi no Bay Area Environmental Research (BAER) institūta, NASA Ames pētījumu centra, Los Alamos Nacionālās laboratorijas, Descartes Labs, Universitātes Universitātes. Vašingtona un UC Santa Cruz.
Lai veiktu pētījumu, kuru finansēja Zinātnes un tehnoloģijas iespēju padome, Karaliskā biedrība, NASA un Los Alamos Nacionālā laboratorija, komanda vadīja pirmās augstas izšķirtspējas datorsimulācijas par to, kā masīvas sadursmes ar Urānu ietekmēs planētas planētas. evolūcija. Kā Kegerijs paskaidroja nesenā Durhamas universitātes paziņojumā presei:
“Urāns griežas uz savu pusi, ar asi vērstu gandrīz taisnā leņķī pret visām citām Saules sistēmas planētām. To gandrīz noteikti izraisīja milzīga ietekme, bet mēs ļoti maz zinām, kā tas patiesībā notika un kā citādi tik vardarbīgs notikums ietekmēja planētu. ”
Lai noteiktu, kā milzu trieciens ietekmētu Urānu, komanda veica izlīdzinātu daļiņu hidrodinamikas (SPH) simulāciju komplektu, kas arī iepriekš tika izmantots, lai modelētu milzu triecienus, kas noveda pie Mēness veidošanās (aka. Giant Impact). Teorija). Kopumā komanda, izmantojot lieljaudas datoru, vadīja vairāk nekā 50 dažādus ietekmes scenārijus, lai redzētu, vai tas atjaunos apstākļus, kas veidoja Urānu.
Rezultātā simulācijas apstiprināja, ka Urāna noliekto stāvokli izraisīja sadursme ar masīvu priekšmetu (starp divām un trim Zemes masām), kas notika aptuveni pirms 4 miljardiem gadu - t.i., Saules sistēmas veidošanās laikā. Tas saskanēja ar iepriekšējo pētījumu, kas norādīja, ka trieciens jaunai proto planētai, kas veidota no akmeņiem un ledus, varētu būt atbildīgs par Urāna ass slīpumu.
“Mūsu atklājumi apstiprina, ka visticamākais iznākums bija tas, ka jaunais Urāns bija iesaistīts kataklizmā sadursmē ar objektu, kas divreiz pārsniedz Zemes masu, ja ne lielāks, tad, sitot to uz sāniem, un procesa norises vietā noteica notikumus, kas palīdzēja radīt planētu. mēs to redzam šodien, ”sacīja Kegerijs.
Turklāt simulācijas atbildēja uz pamatjautājumiem par Urānu, kas tika izvirzīti, atbildot uz iepriekšējiem pētījumiem. Būtībā zinātnieki ir domājuši, kā Urāns varētu saglabāt atmosfēru pēc vardarbīgas sadursmes, kas teorētiski būtu izpūtusi tās ūdeņraža un hēlija gāzes slāņus. Pēc komandas veiktajām simulācijām, tas, visticamāk, bija tāpēc, ka trieciens radīja ganības triecienu Urānam.
Tas būtu bijis pietiekami, lai mainītu Urāna slīpumu, bet tas nebija pietiekami stiprs, lai noņemtu tā ārējo atmosfēru. Turklāt viņu simulācijas liecināja, ka trieciens varēja izraisīt klinšu un ledus izmešanu orbītā ap planētu. Pēc tam tas varēja apvienoties, lai veidotu planētas iekšējos satelītus un mainītu visu iepriekš pastāvošo pavadoņu rotāciju, kas jau atrodas orbītā ap Urānu.
Visbeidzot, bet ne mazāk svarīgi, simulācijas piedāvāja iespējamu izskaidrojumu tam, kā Urāns ieguva magnētisko lauku ārpus centra un tā siltuma anomālijas. Īsāk sakot, trieciens varēja radīt izkausētu ledu un vienpusējus iežu gabalus planētas iekšienē (tādējādi veidojot tā magnētisko lauku). Tas varētu būt izveidojis arī plānu gružu apvalku pie planētas ledus slāņa malas, kas būtu ieslodzījis iekšējo siltumu, kas varētu izskaidrot, kāpēc Urāna ārējā atmosfērā ir ārkārtīgi auksta temperatūra –216 ° C (–357 ° F).
Papildus astronomu izpratnei par Urānu, kas ir viena no vismazāk saprotamajām Saules sistēmas planētām, pētījumam ir arī ietekme uz eksoplanetu izpēti. Līdz šim lielākā daļa planētu, kas atklātas citās zvaigžņu sistēmās, pēc lieluma un masas bija salīdzināmas ar Urānu. Kā tādi pētnieki cer, ka viņu atklājumi parādīs šo planētas ķīmisko sastāvu un paskaidros to attīstību.
Kā sacīja Dr. Luiss Teodoro - no BAER institūta un NASA Ames pētījumu centra - un viens no līdzautoriem šajā dokumentā, “Visi pierādījumi norāda uz milzīgu ietekmi, kas bieži notiek planētas veidošanās laikā, un ar šāda veida pētījumiem mēs tagad gūst plašāku ieskatu to ietekmē potenciāli apdzīvojamās eksoplanetes. ”
Nākamajos gados tiek plānotas papildu misijas, lai izpētītu ārējo Saules sistēmu un milzu planētas. Šie pētījumi palīdzēs ne tikai astronomiem saprast, kā attīstījās mūsu Saules sistēma, bet arī pastāstīt mums, kāda loma ir gāzes milžiem, runājot par apdzīvojamību.
