Землеподобная планета уронила Уран ударом под острым углом

Швейцарские астрономы провели моделирование столкновений Урана и Нептуна с телами массой от одной до трех земных и пришли к выводу, что некоторые свойства этих планет можно объяснить подобными катастрофическими событиями, причем Уран когда-то получил удар под острым углом, а Нептун — под прямым.

Ледяные гиганты Уран и Нептун очень похожи друг на друга по массе, но при этом «близнецами» их назвать нельзя. Во-первых, у Урана есть система спутников, вращающихся примерно в одной плоскости, а крупные спутники Нептуна вращаются в разных плоскостях и при этом выглядят не как типичные спутники планеты, а как тела, захваченные гравитацией планеты. Крупнейшая из нептунианских лун, Тритон, вообще вращается вокруг него в направлении, противоположном направлению вращения планеты. Это указывает на то, что Тритон явно не сформировался на орбите планеты-хозяина, но был захвачен уже после своего «рождения». Во-вторых, Нептун вращается вокруг своей оси нормально, а вот Уран — аномально: плоскость его экватора перпендикулярна плоскости вращения планеты вокруг Солнца. В результате на каждом из его полюсов попеременно то день, то ночь длиной в 42 года. В-третьих, Нептун излучает в космос больше энергии, чем должен. Расчеты указывают на то, что у него есть какой-то внутренний источник тепла, не вполне понятной пока природы.

Чтобы лучше понять природу этой разницы между нашими ледяными гигантами, авторы новой работы провели модельные столкновения Урана и Нептуна с крупными небесными телами — планетами земного типа. Моделирование показало, что наблюдаемые параметры Урана и Нептуна могут объясняться именно такими столкновениями.

В случае Урана  лучше всего с наблюдаемыми свойствами планеты совпали результаты моделирования, при котором Уран сталкивался с другой планетой (в диапазоне от одной до трех земных масс) под острым углом. В этом случае после столкновения он «ложился на бок» и оставался в таком положении. В то же самое время столкновение выбрасывало на его орбиту большое количество обломков, причем не только льда, но и скалистых обломков планеты земного типа, с которой его столкнули. Авторы отмечают, что спутники Урана действительно выглядят сформировавшимися из одного и того же диска вещества — параметры их орбит похожи друг на друга.

Наблюдаемым свойствам Нептуна, напротив, соответствует совсем другой сюжет — столкновение с крупным скалистым телом от одной до трех земных масс под углом, близким к прямому. В этом случае основная часть материала ударившего в Нептун тела погружается глубоко к центру ледяного гиганта. В этом случае Нептун не получает заметного протолунного диска, из которого могли бы образоваться его спутники. Это логично сочетается с тем, что нынешние спутники Нептуна выглядит «пришлыми» и мало похожими друг на друга.

Необычной стороной моделирования является то, что оно, при всей его реалистичности, требует столкновений с Ураном и Нептуном очень больших тел, по массе равных Земле, а то и превосходящих ее. Множество мелких ударов тел меньшей массы не могли бы «положить на бок» Уран. Также маловероятно, что они могли бы заметно повлиять на орбитальные параметры Нептуна. Из этого вытекает, что в юности Солнечная система могла потерять пару планет, по массе близких к Земле, из-за их столкновений с ледяными гигантами. Если это так, история формирования Солнечной системы нуждается в определенных корректировках.