Uran i Neptun wcale nie są lodowymi gigantami – zaskakujące odkrycie naukowców

Przez dekady Uran i Neptun były określane mianem „lodowych olbrzymów”. Uważano, że ich wnętrza składają się głównie z wody, amoniaku i metanu w stanie stałym. Najnowsze badania naukowców z Uniwersytetu w Zurychu kwestionują jednak ten obraz, sugerując, że te odległe planety mogą być znacznie bardziej skaliste, a ich wewnętrzna budowa o wiele bardziej złożona, niż do tej pory przypuszczano.

Zespół badaczy przeanalizował dane z wcześniejszych misji kosmicznych, modele gęstości oraz symulacje zachowania materii pod ekstremalnym ciśnieniem i temperaturą. Wyniki wskazują, że dotychczasowe modele mogły przeceniać ilość lodu w strukturze tych planet. Nowe obliczenia pokazują, że proporcja między materiałami skalnymi a „lodowymi” jest znacznie większa, co stawia pod znakiem zapytania samą kategorię „lodowych olbrzymów”.

Badacze sugerują nawet, że Uran i Neptun mogłyby zostać zaklasyfikowane jako „skaliste giganty”, ponieważ ich wnętrza zawierają duże ilości cięższych pierwiastków, takich jak krzem i żelazo, zmieszanych z wodą i węglowodorami. Co więcej, struktura tych planet nie przypomina prostej, warstwowej budowy – może być znacznie bardziej chaotyczna i dynamiczna, z nieregularnymi strefami o różnej gęstości.

Równocześnie inne zespoły naukowców prowadzą badania nad niezwykłymi właściwościami tzw. superjonowego lodu – formy, która występuje pod ogromnym ciśnieniem i temperaturą. W tym stanie atomy tlenu tworzą sztywną siatkę, a protony wodoru poruszają się swobodnie, jak w cieczy. Taki „półstały” lód może tłumaczyć zagadkowe pola magnetyczne Urana i Neptuna, które są przesunięte względem osi obrotu i mają nietypowy, niestabilny charakter.

Image

Nowe badania wskazują również, że wnętrza obu planet mogą być podzielone na warstwy, które nie mieszają się ze sobą. Warstwa wodna może znajdować się nad bogatszą w węglowodory lub węgiel częścią, co ogranicza konwekcję cieplną i wpływa na dynamikę pola magnetycznego. Takie zjawisko mogłoby tłumaczyć, dlaczego mimo podobnych rozmiarów Uran i Neptun różnią się temperaturą oraz aktywnością atmosferyczną.

Jeśli te teorie się potwierdzą, może to oznaczać konieczność gruntownej zmiany sposobu klasyfikowania planet w Układzie Słonecznym. Uran i Neptun przestałyby być traktowane jako zimne, lodowe światy, a raczej jako hybrydy skalno-lodowe z egzotycznymi stanami materii w głębi. Zrozumienie ich budowy ma też ogromne znaczenie dla interpretacji tysięcy egzoplanet odkrywanych w ostatnich latach – wiele z nich przypomina rozmiarami właśnie te dwa odległe światy.

Przyszłe misje kosmiczne, takie jak planowane sondy NASA i ESA, mogą potwierdzić te rewelacje. Dzięki nowym technologiom badania sejsmiczne, pomiary grawitacyjne i obserwacje magnetyczne pozwolą po raz pierwszy zajrzeć w głąb Urana i Neptuna z niespotykaną dotąd dokładnością. Jeśli wyniki naukowców z Zurychu się potwierdzą, czeka nas prawdziwa rewolucja w rozumieniu tego, jak powstają i ewoluują planety w naszym Układzie Słonecznym.

Źródła:

https://www.universetoday.com/articles/longstanding-ice-giant-classific…

https://www.gfz.de/en/press/news/details/evidence-of-superionic-ice-new…

https://news.berkeley.edu/2024/11/25/a-clue-to-what-lies-beneath-the-bl…

https://www.researchgate.net/publication/372851298_Climate_tipping_poin…

https://arxiv.org/abs/2011.12803