Уран и Нептун — самые внешние планеты Солнечной системы, их называют ледяными гигантами, потому что они богаты водой. Ученые очень мало знают об этих далеких мирах. Но после того, как в 1980-х годах мимо них пролетел космический аппарат «Вояджер-2» , ученые поняли, что в этих мирах иногда случаются мощные, кратковременные штормы. Сильные, но мимолетные штормы возникают каждые несколько лет и настолько велики, что их можно увидеть в телескоп с Земли.
Исследователи долго задавались вопросом, почему бури на этих планетах настолько непредсказуемы. Теперь группа астрономов предположила, что метан может быть ключом к контролю этих бурь.
Чтобы вызвать бурю, тепло должно подняться из теплых недр планеты на ее поверхность. Там нагретый газ начинает остывать, что может вызвать турбулентность и спровоцировать образование бури. Но внутренности этих планет всегда теплые, а внешние поверхности всегда холодные, так почему же бури не случаются все время?
В статье, опубликованной в базе данных препринтов arXiv, команда отметила, что метан является третьей по распространенности молекулой после водорода и гелия в глубоких слоях атмосферы обоих миров. Обычно метан не делает ничего, кроме как плавает в атмосфере, но исследователи использовали моделирование, чтобы показать, что в определенных обстоятельствах этот простой углеводород может кардинально изменить теплопередачу внутри планеты.
Метан обычно существует в виде газа, но в верхних слоях атмосфер этих ледяных миров метан может конденсироваться, образуя капли, которые падают на более низкие высоты, предположили авторы исследования. Там они снова нагреваются и снова поднимаются, завершая цикл, аналогичный водному циклу на Земле. Как только атмосфера становится слишком насыщенной метаном, образуется устойчивый слой. Подобно мокрому одеялу, устойчивый слой не дает теплу достичь поверхности, что, в свою очередь, подавляет образование штормов.
Эти слои чаще всего встречаются на всех широтах Нептуна, а также вокруг экватора и средних широт Урана. Но на полюсах Урана недостаточно метана для создания стабильного насыщенного слоя. В результате тепло может легко подняться к поверхности и вызвать более крупные штормы, показало исследование.
С другой стороны, на Нептуне в целом больше метана, и исследователи обнаружили, что иногда этот метан может подниматься из устойчивого слоя и рассеиваться в атмосфере, способствуя распространению тепла и формированию штормов, прежде чем все снова успокоится.
Потребуется дополнительная работа, чтобы понять, как взаимодействуют все факторы в атмосферах этих ледяных гигантов.
Авторы исследования пишут, что эти знания затем можно будет использовать для лучшего изучения планет за пределами Солнечной системы.
