Uran i Neptun desetljećima se opisuju kao ledeni divovi, ali nova studija otvara mogućnost da je ta slika prejednostavna. Računalni modeli istraživača s UCLA-e pokazuju da bi se duboko ispod njihovih atmosfera mogli nalaziti oceani magme, a ne golemi ledeni plaštevi kakvi se najčešće prikazuju u udžbenicima.
Ledeni divovi koje smo vidjeli samo jednom
Uran i Neptun pripadaju najzagonetnijim planetima Sunčeva sustava. Ne zato što su nevažni, nego zato što ih poznajemo iznenađujuće slabo. Oba je izbliza posjetila samo jedna letjelica, NASA-in Voyager 2. Pokraj Urana je proletjela 1986., a pokraj Neptuna 1989. godine.
Sve nakon toga uglavnom je pitanje opažanja s velikih udaljenosti, teorijskih modela i pokušaja da se iz ograničenih podataka rekonstruira ono što se događa u njihovoj unutrašnjosti.
Naziv “ledovi” u planetarnoj znanosti ne znači da se u dubini Urana i Neptuna nalazi običan led. Riječ je o spojevima poput vode, amonijaka i metana, ali u uvjetima golema tlaka i visokih temperatura, gdje se tvar ponaša posve drukčije nego na Zemlji.
Prema klasičnoj slici, oba planeta imaju vanjsku atmosferu bogatu vodikom i helijem, zatim duboki plašt od takvih “ledova”, a u središtu kamenu jezgru. No ta se uredna podjela nikada nije savršeno uklopila u sve što znamo o Uranu i Neptunu.
Njihova magnetska polja već dugo zbunjuju znanstvenike. Ne izgledaju kao jednostavna, pravilna polja kakva bi se očekivala kod planeta s uredno složenom unutrašnjom građom. Dodatnu zagonetku stvara i toplina, posebno kod Urana, koji u svemir zrači neobično malo unutarnje energije.
Ispod atmosfere možda nije led, nego užarena unutrašnjost
Novi znanstveni rad ispituje drukčiji scenarij. Istraživači sa Sveučilišta Kalifornije u Los Angelesu koristili su računalne modele kako bi provjerili mogu li Uran i Neptun imati unutrašnjost koja se znatno razlikuje od uobičajenog opisa ledenih divova.
Rezultat ne znači da je stari model odbačen. No pokazuje da postoji ozbiljna alternativa. Prema novom modelu, duboko u Uranu i Neptunu ne bi se nalazio dominantno ledeni plašt, nego ocean magme.
U toj slici gornji dio planeta i dalje čini atmosfera bogata vodikom i helijem. Ona prenosi toplinu prema višim slojevima, odakle se energija zatim gubi u svemir. Ispod atmosfere nalazi se prijelazni sloj u kojem su, prema modelu, prisutni vodik, helij, magnezij, silicijev monoksid i kisik.
Tek ispod tog sloja dolazi najzanimljiviji dio: duboki ocean magme sastavljen od silikata, željeza i vodika.
Drugim riječima, Uran i Neptun možda nisu hladni, ledeni svjetovi u onom smislu u kojem ih naziv sugerira. Njihove vanjske atmosfere jesu hladne, ali njihova unutrašnjost mogla bi biti mnogo toplija, složenija i kemijski drukčija nego što se dugo pretpostavljalo.
Uran i Neptun kao trag za planete oko drugih zvijezda
Ova rasprava nije važna samo za razumijevanje dva udaljena planeta u našem sustavu. Uran i Neptun često služe kao najbliži primjeri za tumačenje subneptunskih egzoplaneta, svjetova većih od Zemlje, ali manjih od Neptuna.
Takvi su planeti među najčešćim poznatim egzoplanetima u Mliječnoj stazi. Njihovi polumjeri kreću se otprilike od jedne do četiri i pol Zemljine veličine, no u našem Sunčevu sustavu nemamo planet koji im potpuno odgovara. Zbog toga je njihovo podrijetlo i dalje velik problem u planetarnoj znanosti.
Ako Uran i Neptun doista imaju duboke oceane magme, to bi moglo promijeniti način na koji znanstvenici razmišljaju i o sličnim planetima oko drugih zvijezda. Autori studije navode da se osnovne kemijske značajke ledenih divova mogu povezati s plinovitim subneptunima. To bi moglo značiti da njihova atmosfera i duboka unutrašnjost nisu odvojene priče, nego dijelovi istog kemijskog sustava.
Posebno je zanimljiva mogućnost da oceani magme nameću uvjete koji oblikuju kemiju atmosfere. Ako je tako, ono što astronomi opažaju u atmosferama udaljenih egzoplaneta možda nosi tragove procesa koji se odvijaju duboko ispod vidljive površine.
Autori pritom ostaju oprezni. Naglašavaju da je njihov model samo jedan od više mogućih modela koji mogu objasniti poznate osobine Urana i Neptuna. Njegova je prednost u tome što istodobno povezuje unutrašnju građu tih planeta s mnogo širom skupinom svjetova koji se danas otkrivaju oko drugih zvijezda.
Bez nove letjelice, Uran i Neptun ostaju nedovršena priča
Najveći problem nije teorijski, nego praktičan. Uran i Neptun nemamo dovoljno dobro izmjerene. Voyager 2 dao je povijesne podatke, ali jedan kratki prelet ne može riješiti pitanje unutrašnje građe planeta.
Zbog toga se već godinama predlažu nove misije prema vanjskim dijelovima Sunčeva sustava. Među njima su koncepti Uranus Orbiter and Probe i Neptune Odyssey. Takve bi letjelice ušle u orbitu oko planeta, dugo proučavale njihove atmosfere, magnetska polja i mjesece, a misija prema Uranu uključivala bi i sondu koja bi zaronila u atmosferu.
Za sada nijedna od tih misija nije u provedbi. Dok se to ne promijeni, Uran i Neptun ostat će planeti s poznatim nadimkom i vrlo nepoznatom unutrašnjošću.
Nova studija ne daje konačan odgovor, ali jasno pokazuje koliko je taj nadimak možda varljiv. Uran i Neptun možda nisu samo ledeni divovi na rubu Sunčeva sustava. Možda su to svjetovi čija se prava priroda skriva mnogo dublje, u slojevima koje još nismo izravno istražili.