Novi modeli unutarnje građe planeta koje je razvio tim sa Sveučilišta u Zürichu i centra NCCR PlanetS sugeriraju da bi Uran i Neptun mogli biti znatno bogatiji stijenama, a siromašniji ledom nego što se desetljećima pretpostavljalo. Time se dovodi u pitanje uobičajena podjela dvaju najudaljenijih velikih planeta Sunčeva sustava u skupinu takozvanih ledenih divova.
U standardnoj slici Sunčev sustav dijeli se na četiri terestrička, stjenovita planeta (Merkur, Venera, Zemlja i Mars), zatim dva plinovita diva (Jupiter i Saturn) te na kraju dva ledena diva, Uran i Neptun. Novo istraživanje, objavljeno u časopisu Astronomy & Astrophysics, ne tvrdi da Uran i Neptun moraju biti ili isključivo “vodeni” ili isključivo “stjenoviti”, nego pokazuje da ledeni sastav nije jedina izvediva mogućnost. Takav zaključak dobro se uklapa i u novije spoznaje o patuljastom planetu Plutonu, za koji se pokazalo da je u unutrašnjosti pretežno stjenovit.
Kombiniranje fizikalnih i empirijskih modela
Kako bi provjerili koje su kombinacije sastava uopće moguće, istraživači su razvili jedinstven postupak numeričkog modeliranja unutrašnjosti Urana i Neptuna. “Klasifikacija Urana i Neptuna kao ledenih divova previše je pojednostavljena, jer su ti planeti i dalje slabo shvaćeni,” objašnjava Luca Morf, doktorand na Sveučilištu u Zürichu i glavni autor rada. “Fizikalni modeli oslanjali su se na prevelik broj pretpostavki, dok su empirijski modeli bili prestrogo pojednostavljeni. Kombinirali smo oba pristupa kako bismo dobili unutarnje modele koji su istodobno ‘agnostični’, odnosno nepristrani, ali i fizički dosljedni.”
Postupak započinje nasumično odabranim profilom gustoće kroz unutrašnjost planeta. Na temelju tog polaznog profila računa se gravitacijsko polje koje mora biti u skladu s opaženim vrijednostima. Iz dobivenog gravitacijskog polja zatim se izvodi jedan mogući raspored glavnih sastavnica, poput stijena, leda i plinova. Cijeli se postupak ponavlja velik broj puta dok se ne postigne najbolja moguća podudarnost između modela i raspoloživih mjerenja.
Rezultati pokazuju da unutarnja građa dvaju “ledenih divova” Sunčeva sustava nije ograničena na scenarij u kojem prevladava led, u ovom kontekstu ponajprije voda i spojevi sličnih svojstava. “Nešto slično predložili smo još prije gotovo petnaest godina, a sada napokon imamo numerički okvir koji to može i pokazati,” ističe Ravit Helled, profesorica sa Sveučilišta u Zürichu. Novi raspon mogućih rješenja pokazuje da oba planeta mogu biti i vodom bogata i stijenama bogata, ovisno o tome koje se pretpostavke ugradi u modele.
Magnetska polja, ekstremni materijali i nove misije
Isto istraživanje donosi i novi pogled na neobična magnetska polja Urana i Neptuna. Za razliku od Zemlje, koja ima jasno izražene sjeverni i južni magnetski pol, magnetska polja ova dva planeta mnogo su složenija i imaju više od dva pola. “Naši modeli sadrže slojeve takozvane ionske vode u kojima se odvijaju dinamo procesi stvaranja magnetskog polja na položajima koji dobro objašnjavaju opažena višepolna magnetska polja. Utvrdili smo i da magnetsko polje Urana nastaje dublje u unutrašnjosti planeta nego magnetsko polje Neptuna,” navodi Helled.
Unatoč obećavajućim rezultatima, autori naglašavaju da postoje ozbiljne nesigurnosti. “Jedan od glavnih problema jest to što fizičari još uvijek vrlo slabo poznaju ponašanje materijala pri ekstremnim tlakovima i temperaturama kakvi vladaju u središtima planeta. To može utjecati na naše rezultate,” kaže Luca Morf, koji planira dodatno proširiti modele. Ponašanje leda, stijena i mješavina plinova pod takvim uvjetima i dalje je jedno od ključnih otvorenih pitanja fizike kondenzirane tvari i planetarne znanosti.
Unatoč tim ograničenjima, novi rad otvara čitav niz izvedivih scenarija unutarnje građe Urana i Neptuna, ruši pretpostavke stare desetljećima i usmjerava buduća laboratorijska istraživanja materijala u uvjetima tipičnima za unutrašnjost planeta. “Uran i Neptun mogu biti i stjenoviti divovi i ledeni divovi, ovisno o modelskim pretpostavkama. Trenutačni podaci nedostatni su da bismo jasno razlikovali ta rješenja, zbog čega su nam nužne posebne svemirske misije prema Uranu i Neptunu koje mogu otkriti njihovu stvarnu prirodu,” zaključuje Helled
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
