Почему Уран лежит на боку?

Уран считается одной из самых загадочных планет в Солнечной системе. Мы мало что знаем о нем. Только один космический аппарат посетил его. Это был "Вояджер-2", побывавший возле Урана в 1986 году. Одной из самых примечательных особенностей Урана является то, что этот ледяной гигант вращается, как будто лежа на боку. В отличие от всех прочих планет, оси вращения которых имеют небольшой угол отклонения от перпендикуляра к плоскости планеты, у Урана он составляет почти 90 градусов. То есть Уран вращается, повернувшись на бок, "катится" по своей орбите. Поэтому летом его северный полюс направлен прямо на Солнце. В отличие от Сатурна, Юпитера и Нептуна, чьи кольца имеют горизонтальное расположение, кольца Урана расположены вертикально.

Этот ледяной гигант имеет удивительно холодную температуру и странное смещенное магнитное поле. Ученые считают, что некогда Уран был вполне "нормальной" планетой Солнечной системы, но затем некое событие заставило его перевернуться. О том, что именно побудило его прилечь на бок, ученые спорят уже долгое время. Новое исследование, опубликованное в Astrophysical Journal, предлагает если не решение этого вопроса, то подсказку.

На раннем периоде формирования наша планетная система представляла собой воплощение жестокого хаоса. Протопланеты, собравшиеся под воздействием гравитации плотные тела, которым предстояло стать планетами, сталкивались, разрушая друг друга, превращаясь в единые образования. Многие ученые считают, что именно подобное столкновение и привело к тому, что Уран оказался лежащим на боку. Для того, чтобы доказать это, Джекоб Кегеррейс из Даремского университета решил изучить гигантские столкновения Урана, чтобы выяснить, как именно они могли повлиять на формирование планеты. Несмотря на то, что ученым очень хотелось бы иметь возможность столкнуть две планеты и посмотреть, что из этого выйдет, им пришлось довольствоваться компьютерными моделями, симулирующими такие события. Основной идеей было создать модель столкновения планет, состоящих из миллионов частей. Модель учитывала гравитацию и давление внутри вещества и позволяла понять, как отдельные части будут меняться, сталкиваясь друг с другом. Это позволило увидеть сложный и запутанный процесс последствий столкновения невероятной силы.

Ученые использовали различные сценарии столкновения и выяснили, что небесное тело вдвое массивнее Земли, столкнувшись с Ураном, могло привести к изменению угла наклона его оси. При этом столкнувшаяся планета должна была стать единым целым с Ураном.

Новое исследование также показало новые возможности компьютерных моделей. Количество частей, с которыми имеют дело ученые в моделях, имеет непосредственное отношение к качеству, достоверности и точности результатов. Для большого количества частей требуются сложнейшие вычисления. Для нового исследования ученые использовали возможности суперкомпьютеров и смогли включить в модель сто миллионов частей, из которых состояли сталкивающиеся в симуляции планеты.

Новое исследование позволяет не только понять процессы формирования и изменения планет, но и изучить этот процесс более подробно. Это становится тем более любопытно, что большая часть открытых человечеством экзопланет подобны Урану или Нептуну.