Ледяной гигант

Уран
Нептун

Ледяной гигант (в отношении экзопланет также встречается холодный нептун) — класс планет-гигантов, которые в основном состоят из элементов тяжелее водорода и гелия. В Солнечной системе известны два ледяных гиганта: Уран и Нептун.

В астрофизике вещества с температурами замерзания выше или порядка 100 K, в частности воду, метан и аммиак, называют «льдами». По этой причине и за планетами закрепилось название ледяных гигантов, несмотря на то, что там эти вещества находятся в состоянии сверхкритической жидкости[1].

Терминология

Ледяные гиганты являются подтипом планет-гигантов наряду с газовыми гигантами. Ледяные и газовые гиганты различаются главным образом химическим составом[⇨].

Формирование

Относительно формирования планет земной группы и газовых гигантов в научном сообществе сложилась более-менее единая точка зрения. Происхождение планет земной группы объясняется аккрецией планетезималей в протопланетном диске, а газовых гигантов — тем же процессом с образованием ядра массой в 10 масс Земли, после которого происходила аккреция окружающего газа.

С ледяными гигантами ситуация обстоит гораздо сложнее: подобным процессом объяснить их формирование не получается, в частности из-за удалённости от Солнца и влияния Юпитера, а иная полная модель пока не создана. Так, по одной из гипотез, Уран и Нептун зародились между орбитами Юпитера и Сатурна, после чего были выброшены их гравитацией на более удалённые орбиты. Согласно другой теории протопланетный диск изначально был неоднородным, и на больших расстояниях от Солнца происходила не аккреция, а гравитационный коллапс более плотных сгустков вещества[2].

Характеристики

Внутреннее строение планет-гигантов

Ледяные гиганты, как правило, менее массивны и меньшего размера, чем газовые гиганты. Температура на их поверхности не превышает -200 °C[3].

Состав и строение

В отличие от газовых гигантов, у ледяных, таких как Уран и Нептун в Солнечной системе, массовая доля водорода и гелия составляет 15—20%[3], в то время как у Юпитера и Сатурна (газовых гигантов) — более 90%[4]. У ледяных гигантов мантия состоит преимущественно из метана и аммиака, а водород в чистом виде присутствует только ближе к поверхности.

Внутри гигантов давление достигает нескольких сотен гигапаскалей, а температура — нескольких тысяч кельвинов.

Магнитные поля

Магнитные поля заметны и наклонены. Их напряжённость меньше, чем у магнитных полей газовых гигантов, и поля Урана и Нептуна сильнее земного в 50 и 25 раз соответственно. Считается, что магнитные поля таких планет вызываются конвективным движением вещества в мантии[5].

Атмосфера и климат

Внешние слои ледяных гигантов имеют много общего с таковыми у газовых. Там наблюдаются долгоживущие сильные ветры на экваторе, полярные ячейки и другие явления. Например, на Нептуне наиболее заметным атмосферным явлением было Большое Тёмное Пятно.

Исследования космическими аппаратами

  • Вояджер-2 — первый и пока единственный аппарат, достигший Урана и Нептуна.

Экзопланеты

Наличие таких планет за пределами Солнечной системы говорит о том, что они довольно распространены в Галактике. Примером экзопланеты — ледяного гиганта является экзопланета OGLE-2008-BLG-092L b[6].

Примечания

  1. ↑ Gas and Ice Giants. www.solstation.com. Дата обращения: 29 февраля 2016. Архивировано 5 марта 2016 года.
  2. ↑ Alan P. Boss. Rapid formation of outer giant planets by disk instability (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing. Архивировано 26 июля 2018 года.
  3. ↑ 1 2 Типы экзопланет. Дата обращения: 11 июня 2011. Архивировано 24 июня 2011 года.
  4. ↑ Jonathan I. Lunune. The atmospheres of Uranus and Neptune (англ.) // Annual Review of Astronomy and Astrophysics  (англ.) (рус.. — Annual Reviews. Архивировано 11 апреля 2020 года.
  5. ↑ The Nature and Origin of Magnetic Fields Архивная копия от 15 февраля 2005 на Wayback Machine (англ.)
  6. ↑ Triple Microlens OGLE-2008-BLG-092L: Binary Stellar System with a Circumprimary Uranus-type Planet Архивная копия от 5 сентября 2020 на Wayback Machine (англ.)

Ссылки