Ледяной гигант
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
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
- ↑ Gas and Ice Giants. www.solstation.com. Дата обращения: 29 февраля 2016. Архивировано 5 марта 2016 года.
- ↑ Alan P. Boss. Rapid formation of outer giant planets by disk instability (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing. Архивировано 26 июля 2018 года.
- 1 2 Типы экзопланет. Дата обращения: 11 июня 2011. Архивировано 24 июня 2011 года.
- ↑ Jonathan I. Lunune. The atmospheres of Uranus and Neptune (англ.) // Annual Review of Astronomy and Astrophysics. — Annual Reviews. Архивировано 11 апреля 2020 года.
- ↑ The Nature and Origin of Magnetic Fields Архивная копия от 15 февраля 2005 на Wayback Machine (англ.)
- ↑ 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
- Типы экзопланет
- D'Angelo, Gennaro; Durisen, Richard H.; Lissauer, Jack J. Giant Planet Formation // Exoplanets / Seager, Sara. — University of Arizona Press, 2010. — С. 319—346. — ISBN 978-0-8165-2945-2.
- Boss, Alan P. Rapid Formation of Outer Giant Planets by Disk Instability (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 2003. — December (vol. 599, no. 1). — P. 577—581. — doi:10.1086/379163. — .