Может ли Уран иметь твердую поверхность из-за его внутреннего состава и отсутствия внутреннего тепла?
Уран - седьмая планета от Солнца. Он классифицируется как ледяной гигант, который, в отличие от газового гиганта, такого как Юпитер или Сатурн, состоит в основном из элементов тяжелее водорода или гелия.
Считается, что у Урана есть мантия, сделанная из «льдов» в качестве сверхкритических флюидов (вода, аммиак и метан) под атмосферой, состоящей из молекулярного водорода, гелия и метана.
Одной из поразительных особенностей Урана, помимо наклона его оси, является значительный недостаток внутреннего тепла до такой степени, что он не выделяет больше тепла, чем получает от Солнца. Температура, зарегистрированная в тропопаузе, составляет 49 К, что делает Уран самой холодной планетой в Солнечной системе.
Это заставило меня задуматься, а что, если (поскольку мы никогда не отправляли зонд в атмосферу Урана) температура в точке, где атмосфера уступает место ледяной мантии, вырастет, скажем, до 200-230 К? (Или у нас есть доказательства, исключающие такую возможность?)
При таких температурах вода остается в твердом состоянии независимо от давления. Поэтому я начал думать о том, возможно ли, чтобы Уран мог иметь твердую корку из водяного льда, которая плавала бы на мантии, состоящей из сверхкритических флюидов (в случае воды лед имеет меньшую плотность, чем сверхкритическая вода, если я '' м не ошибаюсь?). На этой коре может быть жидкий аммиак, который будет иметь свой собственный цикл, как вода на Земле.
Я хочу произвести впечатление художника и задавался вопросом, возможна ли эта среда, о которой я думал, с учетом наших знаний о планетологии, или мое воображение заходит слишком далеко?
Ответы
Глубокий снег.
Близко к поверхности водородная атмосфера Урана находится под высоким давлением, поэтому, несмотря на то, что она очень холодная, плотная атмосфера может содержать изрядное количество газообразной воды, аммиака, алканов и сероводорода.
Количество, которое может удерживать атмосфера, зависит от сезона и температуры. Когда наступает зима, охлаждающая атмосфера имеет меньшую способность удерживать «растворенные» вещества, и они выпадают в виде твердого вещества: снега.
С наступлением зимы на Уране выпадут обильные снегопады, а сильные ветры создают впечатляющие переменчивые сугробы. Летом сугробы регрессируют, сублимируясь обратно в теплую атмосферу.
Эти дрейфующие частицы льда сами по себе бесцветны, но они не являются черно-белыми на поверхности Урана. Сугробы светятся электрическим зарядом. Воздействие ветра на снег производит огромные электрические заряды в сухой атмосфере костей, но плохая проводимость различных чистых льдов означает, что найти путь к земле для этих зарядов практически невозможно. Вместо этого заряд снова уравновешивается с атмосферой. Заостренные вершины снежных образований создают огонь Святого Эльма, который в водородной атмосфере дает оттенки лаванды, розового и пурпурного.
Возможно, было бы хорошей идеей иметь только несколько небольших твердых плавающих островов в атмосфере Урана, чтобы космический зонд мог попытаться приземлить один вместо твердой поверхности над всей планетой.
В « Трипланетных» , « Удивительных историях» Э. Смита , январь - апрель 1934 г. и « Первом Ленсмане» (1950) упоминаются четыре войны с йовианами. Упоминание об адептах Северного Полярного Юпитера заставило меня задуматься, не должен ли существовать гигантский плавучий остров в атмосфере Юпитера над северным полюсом в сериале Ленсмана .
http://www.isfdb.org/cgi-bin/title.cgi?1918374[1]
http://www.isfdb.org/cgi-bin/title.cgi?1198[2]
Я считаю, что большое красное пятно на Юпитере когда-то считалось гигантским твердым островом, плавающим в атмосфере. И, возможно, для Урана было бы более правдоподобно иметь атмосферный элемент, который меньше любого из тех, которые были изучены и показали, что это штормы, то есть своего рода твердый плавучий остров, чем полностью покрытый твердой корой. Считается, что Темное пятно на Уране представляет собой циклон размером примерно 1300 на 2700 километров. Таким образом, любая особенность на Уране, которая не была доказана как шторм, вероятно, будет намного меньше, чем Темное пятно Урана, но, возможно, достаточно большой, чтобы на ней было что-то интересное.
Часть вторая: Некоторые научные фантастические истории с твердыми поверхностями на планетах-гигантах.
Было несколько ранних научно-фантастических рассказов, в которых планеты-гиганты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун имели твердые поверхности.
Например, «Планета сомнений» Стэнли Г. Вейнбаума, « Поразительные истории» , октябрь 1935 г. Действие происходит на Уране.
http://www.isfdb.org/cgi-bin/title.cgi?47540[3]
Другой рассказ - «Мы также выгуливаем собак» Роберта Хайнлайна, « Поразительная научная фантастика» , июль 1941 года, в котором упоминаются умные джовианы, которые, очевидно, живут на твердой поверхности.
http://www.isfdb.org/cgi-bin/title.cgi?46427[4]
В фильмах Айзека Азимова «Не финал!», « Поразительная научная фантастика» , октябрь 1941 г., и «Победа, неумышленная», « Super Science Stories» , август 1942 г.,
http://www.isfdb.org/cgi-bin/title.cgi?46442[5]
http://www.isfdb.org/cgi-bin/title.cgi?44199[6]
Изображались юпитериане, живущие на твердой поверхности.
В « Поразительной научной фантастике» Джеймса Блиша в феврале 1952 года на твердой поверхности Юпитера был построен мост в никуда. Любопытно, что Блиш ввел термин «газовый гигант» в 1952 году, и поэтому должен был знать об отсутствии твердой поверхности на Юпитере.
http://www.isfdb.org/cgi-bin/title.cgi?55942[7]
В произведении Пола Андерсона «Зови меня Джо», « Поразительная научная фантастика» , апрель 1957 года, изображена твердая поверхность Юпитера.
http://www.isfdb.org/cgi-bin/title.cgi?55693[8]
И я не могу отделаться от мысли, что это были одни из последних хороших научно-фантастических рассказов, изображающих твердые поверхности планет-гигантов. Безусловно, все больше и больше популярных книг по астрономии начали описывать планеты-гиганты как без каких-либо твердых поверхностей по мере развития 20 века, из-за чего любителям научной фантастики становилось все труднее и труднее воспринимать такие твердые поверхности в рассказах.