Новая миссия для изучения Урана и Нептуна

После завершения миссии АМС Кассини в НАСА поставлен вопрос об отправлении идентичной АМС для изучения ледяных планет на окраинах Солнечной системы - планеты Уран и Нептун. АМС Кассини завершила свою миссию 15 сентября 2017 года, в 14:55 по московскому времени. Автоматическая межпланетная станция была контролируемо сведена с орбиты, вошла в атмосферу и сгорела. Когда у зонда Кассини начало заканчиваться топливо, предлагалось несколько вариантов окончания миссии:

1. Планировалось утопить аппарат в Сатурне.

2. Предлагалось вывести аппарат на высокую орбиту, так бы он не столкнулся ни с одним из спутников Сатурна.

3. Предлагалось отправить его к ледяным газовым гигантам - Урану или Нептуну, для последующего изучения этих планет.

4. Предлагалось так же вывести аппарат на траекторию столкновения с Меркурием, столкновение бы произошло в 2023 году.

На этот раз одним из целей последующей исследовательской программы Национального Космического Агентства может быть изучение с помощью АМС планет Урана и Нептуна. Ученых интересует тот факт, что на этих планетах могут лить алмазные ливни, потому что там достаточно большое содержание углерода, а при тамошней температуре алмазы могут появляться прямо в атмосферах ледяных планет.

Помимо этого, планеты располагаются на очень большом расстоянии от нашей планеты и изучать их наземными и околоземными телескопами, такими как Хаббл, крайне проблематично.

Открыты экзотические вещества, которые могут находиться в недрах Урана и Нептуна

Используя компьютерное моделирование, химики из МФТИ и Сколтеха (Сколковского института науки и технологий) рассчитали, какие молекулы могут находиться в настоящее время в глубинах Урана, Нептуна и ледяных спутников гигантских планет. Ученые открыли, что при высоких температурах, типичных для недр таких планет, формируются экзотические молекулы и макромолекулы полимеров. Эти соединения включают угольную кислоту и ортоугольную кислоту, известную также как «кислоту Гитлера».

«Меньшие по размерам, по сравнению с Юпитером и Сатурном, газовые гиганты Уран и Нептун состоят в основном из углерода, водорода и кислорода. Мы нашли, что при давлениях в несколько миллионов атмосфер в их недрах формируются весьма экзотические соединения. Ядра этих планет могут состоять в основном из этих веществ», - говорит глава Лаборатории компьютерного дизайна материалов МФТИ профессор Артем Романович Оганов.

Команда, возглавляемая Огановым, разработала самый универсальный и мощный в мире алгоритм предсказания структуры кристаллов и химических соединений - USPEX (Universal Structure Predictor: Evolutionary Xtallography). В недавние годы ученые использовали этот алгоритм для открытия нескольких субстанций, которые являются «запрещенными» в классической химии и могут оказаться стабильными при высоких давлениях (Na3Cl, NaCl7 и др.).

В новом исследовании Габриэль Салех (главный автор работы) из МФТИ и Оганов изучили химическое поведение систем углерод-водород-кислород при высоких давлениях, достигающих 400 ГПа. Ученые обнаружили, что при этих давлениях многие термодинамически неустойчивые при давлениях, близких к атмосферному, соединения, такие как, например, угольная кислота и ортоугольная кислота, геометрическая структура которой напоминает собой свастику. Как считают авторы работы, каменистые ядра планет Урана и Нептуна могут быть покрыты с внешней стороны слоем кристаллов угольной кислоты, препятствующих прямому контакту ядер с подповерхностными океанами этих планет.