Облака внешних планет скрывают внутри странные вещи.
Мы знаем, что на Юпитере много облаков и плотная атмосфера. Но если вы опуститесь достаточно глубоко и вас не раздавит гигантское атмосферное давление или гравитация планеты, сможете ли вы найти твердь, на которой можно стоять? Чтобы ответить на этот вопрос, нам сначала нужно заглянуть под облака, чтобы понять, на что похожи эти планеты.
Содержание
Океаны Юпитера
В облаках гигантов Солнечной системы плавают океаны.
Когда вы спускаетесь в атмосферу внешних планет, происходят две вещи: она становится горячее, а давление повышается. Юпитер и Сатурн – газовые гиганты, состоящие в основном из водорода и гелия. На определенной глубине водород, а также, возможно, жидкий гелий, сжимаются и густеют до такой степени, что становятся океаном. Океан Юпитера может быть самым большим в Солнечной системе, и он находится под таким давлением, что водород теряет свои электроны, превращаясь в жидкий металл. Двигаясь, этот океан генерирует электрический ток, который создает на Юпитере магнитное поле в 15 раз больше, чем у Солнца. Это самое большое магнитное поле среди всех планет Солнечной системы.
Уран и Нептун тоже могут иметь океаны, но на этот раз из жидкой воды. Помимо водорода и гелия, эти ледяные гиганты содержат большое количество воды и льда. Хотя эта идея все еще остается спорной, некоторые ученые считают, что на определенной глубине вода становится жидкой, и она может быть смешана на молекулярном уровне с минералами. Эта жидкость может быть перегрета выше точки кипения воды, но высокое давление в облаках, расположенных выше, не дает ей выкипеть.
Штормовая погода и алмазный дождь
Вот уже 200 лет мы знаем о буре на Юпитере под названием Большое красное пятно. Земля может поместиться внутри этого пятна, а сама буря простирается примерно на 350 километров вглубь планеты. (Самые высокие зарегистрированные грозы на Земле имеют высоту около 20 км.) На такой глубине температура слишком высока для конденсации воды, поэтому штормы на Юпитере действуют совсем иначе, чем на Земле.
Самые быстрые ветры в Солнечной системе, тем временем, принадлежат Нептуну, они несутся по этой планете со скоростью 2 000 км в час. Такая скорость частично объясняется большим сдвигом атмосферы, который создается различными широтными полосами, вращающимися с разными скоростями. Кроме того, верхушки облаков на Нептуне холоднее -200°C, а внутренняя часть планеты пылает при температуре 5 100°C. Такая разница температур способствует тому, что на Нептуне держится высокая температура. И эта разница способствует возникновению неимоверно сильных ветров.
А еще у Сатурна есть странный шестиугольник – шестигранная полоса облаков над северным полюсом, образованная полярным струйным течением. Надо сказать, что эта форма уникальна для Солнечной системы. Ученые считают, что она может быть образована различными слоями, вращающимися с разной скоростью.
Уран и Нептун могут обладать и другими примечательными свойствами. Например, на Уране и Нептуне могут быть океаны и дожди из жидких алмазов. Здесь, на Земле, ученые обнаружили, что при достаточном нагреве и давлении алмазы могут разжижаться, не превращаясь в графит. Хотя мы не наблюдали жидкие алмазы непосредственно на Уране и Нептуне, давление и температура может создать подходящие условия. Алмазные дожди могут также идти на Сатурне и Юпитере. На Сатурне может быть еще один необычный вид дождя. Одно из его колец сбрасывает материал обратно на планету, и он содержит смесь углекислого газа, бутана, пропана, аммиака и воды.
Некоторые любят погорячее
Помимо необычных дождей, внутреннее пространство внешних планет удивительно горячее. На самом деле Сатурн, Юпитер и Нептун излучают больше тепла, чем получают от Солнца, отчасти потому, что при своем формировании планеты медленно остывали, излучая энергию в космос. Но вот что странно: если внутреннее тепло Юпитера мы можем объяснить этим механизмом, то для Сатурна, другого газового гиганта, это не работает. Ученым трудно объяснить причину, но одна из идей заключается в том, что на Сатурне может идти гелиевый дождь. Зонд “Галилео” обнаружил гелиевый дождь на Юпитере, и если такой дождь существует на Сатурне, то его воздействие может быть усилено более низкой внутренней энтропией Сатурна – то есть трение от капель дождя будет нагревать ядро планеты. Эта идея имеет некоторые основания, поскольку в верхних слоях Сатурна содержится меньше гелия, чем ожидалось.
Уран – не менее странная планета. Он излучает не намного больше тепла, чем получает от Солнца. Он намного холоднее своего собрата, ледяного гиганта Нептуна, хотя орбита Нептуна находится дальше от Урана, чем орбита Сатурна от Солнца. Значит, какой бы процесс ни нагревал Юпитер, Сатурн и Нептун, на Уране он не происходит. Причина этого – загадка. Одни считают, что это может быть связано с ударным событием во время его формирования, которое опрокинуло Уран на бок, другие предполагают, что это как-то связано с внутренней структурой планеты.
Итак, можете ли вы стоять на Юпитере?
Теперь мы, наконец, можем вернуться к первоначальному вопросу: можете ли вы стоять на поверхности Юпитера или любого из этих гигантов? Скорее всего, нет.
Облака Сатурна движутся с разной скоростью в зависимости от широты. Облака у полюсов движутся медленнее, чем у экватора. Это дифференциальное вращение видно на глубине 10 000 км, или одной шестой части пути вглубь планеты. В ядре Сатурна, которое примерно в 12-20 раз больше Земли, сосредоточены тяжелые элементы.
Между ядром Сатурна и его облаками мы можем представить себе несколько сценариев. Один состоит из слоев, и в нем есть четкое определение между твердой поверхностью и атмосферой. Многие предыдущие модели внутреннего пространства Сатурна представляли себе такие четкие слои, но есть и другая вероятность: ядро Сатурна становится каменистым лишь постепенно, по мере того как водород и гелий медленно смешиваются с более тяжелыми элементами в ядре. Такую модель часто называют “размытым ядром”.
Шесть лет назад космический зонд “Кассини” завершил свою миссию, провалившись сквозь облака Сатурна. Когда он врезался в планету, он передал гравитационные данные, которые были проанализированы учеными для определения свойств внутренней части планеты, и наблюдения говорят в пользу модели нечеткого ядра. Подобное ядро скорее всего на Юпитере, а Уран и Нептун могут иметь, а могут и не иметь его. Трудно сказать наверняка, пока мы не получим более подробные данные наблюдений за этими планетами.
Читайте также: Кольца Сатурна намного, намного моложе своей планеты