Uran i Neptun nisu sastavljeni od onoga što smo mislili

Nedavna istraživanja upućuju na to da ledeni divovi Uran i Neptun možda ne sadrže toliko vode koliko se ranije smatralo. Postoji mogućnost da obiluju velikim količinama zamrznutog metana, što bi moglo pružiti ključ za razumijevanje njihova nastanka. Kako prenosi Live Science, dosad je prevladavalo mišljenje da su Uran i Neptun, kao ledeni divovi, pretežno sastavljeni od smrznute vode. Međutim, nova saznanja upućuju na to da bi njihov sastav mogao biti obogaćen metanskim ledom. Ova otkrića bi mogla doprinijeti rješavanju dileme o formiranju ovih dalekih svjetova. Većina detalja o Uranu i Neptunu još uvijek je nepoznata, s obzirom na to da ih je posjetila samo jedna svemirska letjelica, Voyager 2, krajem 20. stoljeća. Stoga je naše razumijevanje njihovog sastava, koji obuhvaća znatne količine kisika, ugljika i vodika, još uvijek prilično ograničeno.

U nastojanju da poboljšaju razumijevanje sastava Urana i Neptuna, astronomi su razvili modele bazirane na fizičkim svojstvima koja su zabilježili svemirska letjelica Voyager 2 i teleskopi na Zemlji. Većina modela predviđa postojanje tanke atmosfere sastavljene od vodika i helija, ispod koje se nalazi sloj superionske vode i amonijaka, te centralnu stjenovitu jezgru. Pretpostavlja se da bi Uran i Neptun mogli sadržavati do 50,000 puta više vode nego što se nalazi u Zemljinim oceanima. Ipak, autori novog istraživanja upozoravaju da ti modeli ne uzimaju u obzir način na koji su se ledeni divovi formirali. Tijekom svog nastanka iz oblaka prašine koji okružuje mlado Sunce, Uran i Neptun akumulirali su objekte poznate kao planetesimali, koji nalikuju današnjim kometima poput 67P/Churyumov-Gerasimenko iz Kuiperova pojasa, područja ledenih tijela iza orbite Neptuna.

Sustavi Urana i Neptuna

Za razliku od očekivanog bogatstva vodom kod ledenih divova, značajan dio ovih planetesimala bogat je ugljikom. “Kako je moguće formirati ledenog diva iz građevinskih blokova koji su siromašni vodom?” pita Uri Malamud, voditelj istraživanja i planetarni znanstvenik na Tehnološkom institutu Technion – Izraelski tehnološki institut. Da bi riješili ovu paradoksu, Malamud i njegov tim razvili su stotine tisuća modela unutrašnjosti Urana i Neptuna. Upotrijebili su algoritam koji započinje određivanjem prikladnog sastava za površinu planeta, postepeno produbljujući do središta. U obzir su uzeli različite kemikalije, uključujući željezo, vodu i metan, glavnu komponentu prirodnog plina, i pokušali odrediti koji model najbolje odražava stvarne karakteristike ledenih divova, poput radijusa i mase.

Među razvijenim modelima, oni koji uključuju metan najbolje su zadovoljili kriterije, pri čemu metan — bilo u obliku čvrstih komadića ili, s obzirom na pritisak, u kašastom stanju — tvori debeli sloj između atmosfere vodika i helija i sloja vode. U nekim modelima, metan čini do 10% mase planeta. Metan je ključan za rješavanje ledenog paradoksa. Led bi se mogao formirati kemijskom reakcijom vodika u rastućim planetima s ugljikom iz akumuliranih planetesimala, pojašnjavaju istraživači. Takve reakcije događaju se pri visokim temperaturama i izuzetno visokim tlakovima, mnogo puta većima od tlaka na Zemlji, što odgovara uvjetima koji su vjerojatno postojali na tim planetima u fazi formiranja. Ova otkrića mogla bi pridonijeti boljem razumijevanju ovih slabo poznatih planeta, iako bi potvrda da su bogati metanom predstavljala izazov, ističe Malamud. To bi bio jedan od ciljeva nekoliko predloženih misija NASA-e i drugih svemirskih agencija za istraživanje Urana.

Rezultati istraživanja su dostupni na otvorenom serveru arXiv.