Ученые обнаружили необычное явление: внутри планет идут настоящие дожди

Что произойдет, если вода и водород не останутся разделенными внутри планет? Новое исследование ученых из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Принстонского университета показывает, что под воздействием экстремальных температур и давления эти элементы могут смешиваться, а затем разделяться, вызывая глубинные "дожди" внутри молодых планет.

Все планеты состоят из смеси газа, льда, камня и металла. Долгое время ученые предполагали, что эти материалы не вступают в химические реакции друг с другом при формировании планет. Однако новое исследование обнаружило нечто неожиданное: в условиях интенсивного нагрева и давления внутри молодых планет вода и водород могут взаимодействовать, создавая удивительные химические смеси в их атмосферах и даже вызывая своеобразные внутренние "осадки".

Большинство планет в нашей галактике имеют размеры между Землей и Нептуном. Исследования показывают, что эти миры часто формируются с толстыми водородными атмосферами. Со временем водород взаимодействует с расплавленными недрами этих планет, иногда в течение миллионов или даже миллиардов лет. Такие взаимодействия между атмосферой и внутренней структурой оказываются ключевой частью формирования, эволюции и развития внутренней структуры этих планет.

Из-за экстремальных температур и давления лабораторные эксперименты для их изучения практически невозможны. Исследователи использовали суперкомпьютеры для проведения квантово-механических молекулярно-динамических симуляций, чтобы исследовать взаимодействие водорода и воды при различных давлениях и температурах. Результаты были опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters 24 марта.

Когда планеты только формируются, они могут быть чрезвычайно горячими, с атмосферами, состоящими из однородной смеси водорода и воды. По мере охлаждения водород и вода начинают разделяться внутри атмосферы. Это разделение приводит к "выпадению" воды глубоко внутри планеты, что высвобождает тепло и изменяет состав атмосферы. Эти внутренние изменения могут значительно влиять на долгосрочную эволюцию планеты.

Данное открытие может также помочь разрешить загадку, почему Уран излучает гораздо меньше тепла, чем Нептун, хотя эти планеты очень похожи по размеру. "Выпадение воды, возможно, уже произошло в большей степени в Нептуне, чем в Уране, таким образом генерируя больше внутреннего тепла в Нептуне", сообщает Акаш Гупта, первый автор исследования.