Уран находится почти в 2,8 млрд километров от Солнца, что ставит его на седьмое место по удаленности от звезды. Это холодный мир, окруженный системой колец, и он не такой одинокий, как кажется на первый взгляд – его сопровождают 27 спутников. И не только этим примечателен этот ледяной гигант, а тем, что вращается ретроградно, и ось вращения лежит как бы «на боку». Астрофизики давно задаются этим необычным свойством планеты и кажется сегодня у них есть ответ на этот вопрос, но начнем обо всем по порядку.

Примечательные факты и будущие проекты по изучению ледяного мира

Фото / NASA

Уран – это также четвёртая по массе планета Солнечной системы. Открыт он был в 1781 году английским астрономом Уильямом Гершелем и получил свое название в честь греческого бога неба Урана.

Уран — наименее массивная из планет-гигантов Солнечной системы, он тяжелее Земли в 14,5 раз и его плотность небольшая, это ставит его на второе после Сатурна место среди наименее плотных планет Солнечной системы.

Ранее он относился к классу «газовых гигантов», но после изучения астрофизики обнаружили в недрах Урана отсутствие металлического водорода, но зато много льда. По этой причине была выделена отдельная категория – «ледяные гиганты», куда попала планета вместе с Нептуном.

Кстати, облака на Уране состоят из сероводорода, а, как известно, этот газ пахнет тухлыми яйцами. Поэтому можно смело сказать о том, что верхний слой атмосферы планеты Уран имеет не очень приятный аромат.

Спустя 205 лет после открытия, в 1986 году космический аппарат NASA «Вояджер-2» по пролётной траектории пересёк орбиту Урана и прошёл в 81 500 км от поверхности планеты. Это единственное в истории космонавтики посещение окрестностей Урана. «Вояджер-2» стартовал в 1977 году, и ему понадобилось целых 9 лет, чтобы посетить этот мир. До пролёта мимо Урана были проведены исследования Юпитера и Сатурна (а позднее и Нептуна). Аппарат провёл изучение структуры и состава атмосферы Урана, обнаружил 10 новых спутников, изучил уникальные погодные условия, вызванные осевым креном и исследовал систему колец. Также было исследовано магнитное поле и строение магнитосферы и в особенности «магнитного хвоста», вызванного поперечным вращением. Было обнаружено 2 новых кольца и сфотографировано 5 самых крупных спутников.

В настоящее время NASA планирует запуск аппарата Uranus orbiter and probe в 2020-х годах, а миссия получила название Uranus Pathfinder. Как предполагают ученые, она позволит изучить уникальный химический состав планеты, её кольца и спутники, а также раскрыть несколько самых важных тайн планеты. Эта миссия, в свою очередь, будет способствовать увеличению наших знаний о Солнечной системе.

Странности планеты и гипотезы

Фото / NASA

Странное поведение Урана давно интересует учёных. Ось вращения этой планеты почти параллельна плоскости орбиты. Другими словами, небесное тело буквально катится по орбите, лёжа на боку. При этом Уран (как и Венера) вращается вокруг своей оси по часовой стрелке, а не против, как все остальные планеты Солнечной системы.

Учёные давно подозревают, что всему виной столкновение, которое гигант пережил на заре своего существования. В конце концов в этом он не одинок. Земля, по мнению большинства экспертов, тоже имеет на своём счету подобный катаклизм, наклонивший её ось вращения на 23 градуса, а после столкновения с другим объектом образовалась Луна.

У Урана 27 спутников, орбиты 18 из них лежат практически в плоскости экватора планеты. Другими словами, эти орбиты тоже «катятся боком». Аналогичным способом ведут себя так же и кольца планеты.

Выдвигается предположение, что эти спутники могли образоваться в результате столкновения, которое буквально опрокинуло планету на бок. Колоссальный удар испарил большие массы вещества самого Урана и другого объекта. Эта материя образовала диск в плоскости экватора планеты. Постепенно часть этого вещества выпала на Уран, а из другой части образовались спутники и кольца.

Однако против этой изящной гипотезы говорили цифры. Компьютерное моделирование показывало, что при таком сценарии масса диска должна быть в сотни раз больше, чем суммарная масса образовавшихся спутников, наблюдаемая в реальности. А диаметры орбит спутников, напротив, получались в десятки раз меньше, чем нужно.

Ближе к разгадке

Фото / NASA

Группа японских ученых нашла противоречивые данные в заданных расчетных моделях. Команда обратила внимание на то, что не учитывался один важный параметр при расчетах , и им оказался химический состав планет в той отдаленной части Солнечной системы. Как было сказано ранее, Уран относится к классу ледяных гигантов. Небольшое уточнение о том, что планетологи в мире называют льдами – воду, метан, аммиак и другие вещества с температурой замерзания от нуля до примерно 150 градусов по Цельсию, независимо от того, в каком состоянии они находятся. Так что Уран называется ледяным, хотя большую часть его массы составляет жидкость. Такой состав типичен для окраин Солнечной системы. Получается, что тот объект, с которым произошло столкновение Урана, был таким ледяным.

Вода, аммиак, метан и другие подобные вещества очень летучие. Им нужен совсем небольшой нагрев, чтобы превратиться в газ, и сильное охлаждение, чтобы вновь стать льдом.

Это означает, что гипотеза о столкновении Урана с другой ледяной планетой реальна, потому что образовавшийся газовый диск после столкновения не спешил конденсироваться в спутники. К моменту, когда они образовались, почти всё вещество уже выпало обратно на Уран, а некоторая часть его безвозвратно рассеялась на просторах Вселенной.

Такая физика этого явления резко отличается от столкновения Земли и другого объекта, породившего Луну. Согласно расчётам, большая часть образовавшегося диска находилась в твёрдом или жидком состоянии, и почти половина его относительно быстро превратилась в Луну. Это различие объясняет, почему отношение суммарной массы спутников к массе планеты у Земли более, чем в сто раз больше, чем у Урана.

Исследователи смоделировали столкновение гиганта с ледяной планетой массой в 1-3 земной и получили весьма точное совпадение с реальными параметрами системы Урана. Как заявляет первый автор статьи Сигэру Ида (Shigeru Ida) из Токийского технологического института, это моделирование впервые согласовало гипотезу о столкновении с наблюдательными характеристиками спутников Урана.

Фото превью / NASA 

Почему Уран вращается ретроградно, да еще и на «боку»?