Rešena misterija dve najudaljenije planete u Sunčevom sistemu: Evo kako zaista izgledaju Uran i Neptun

Prethodne teorije sugerisale su razne skrivene osobine ove dve planete, uključujući ideju da ovi udaljeni ledeni džinovi možda kriju kiše dijamanata. Međutim, rad objavljen u ponedeljak u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences sugeriše da su ove planete možda sastavljene od jasno razdvojenih slojeva, sličnih nafti i vodi. Ova neobična struktura mogla bi objasniti zašto Uran i Neptun imaju tako neuobičajena magnetna polja.

Spoljni slojevi Urana i Neptuna uglavnom se sastoje od oblaka vodonika, helijuma i metana, koji apsorbuje crvenu svetlost i daje planetama plavu boju. Smatra se da su njihova jezgra sastavljena od stenskih i metalnih materijala, najverovatnije mešavine silikata i gvožđa. Ipak, tačan sastav ostatka atmosfere ovih planeta, kao i njihova unutrašnja struktura, ostali su zagonetka za naučnike.

U radu, Burkhard Militzer, planetarni naučnik sa Univerziteta Kalifornije u Berkliju, predlaže da se ispod spoljnog sloja oblaka ovih planeta nalazi visoko pritisnuta tečna mešavina vode (H₂O), metana (CH₄) i amonijaka (NH₃). Ova mešavina mogla bi biti podeljena na dva sloja, svaki debljine oko 8.000 kilometara – gornji sloj bogat vodom i donji bogat ugljovodonicima.

Ova podela nastaje usled temperatura i pritisaka u dubinama atmosfera planeta, što bi uzrokovalo da vodonik bude "istisnut" iz sloja metana i amonijaka ispod.

Ova teorija razlikuje se od prethodnog predloga da bi ekstremni pritisak i temperature u unutrašnjosti Urana i Neptuna mogli dovesti do formiranja dijamanata koji padaju kroz njihove atmosfere.

Modelirana uz pomoć računarskih simulacija, ova struktura bi takođe mogla objasniti čudna magnetna polja Urana i Neptuna, koja su potpuno drugačija od Zemljinog. Njihova magnetna polja značajno su nagnuta u odnosu na ose rotacije i dezorganizovana su, bez dipola kakav ima Zemlja.

"Mislim da sada imamo dobru teoriju zašto Uran i Neptun imaju tako različita polja, koja se veoma razlikuju od Zemlje, Jupitera i Saturna," rekao je Militzer u izjavi. "Nismo to znali ranije. To je poput ulja i vode, osim što ulje ide dole jer se vodonik gubi."

Kod drugih planeta, dipolna magnetna polja stvaraju se konvekcijom električno provodljivih tečnosti – na Zemlji je to rastopljeno gvožđe i nikl u njenoj jezgri. Međutim, merenja Voyagera 2 iz 1986. godine pokazala su da ni Uran ni Neptun nemaju dipolno polje, već samo neuređena magnetna polja.

Militzer predlaže da nema globalne konvekcije, već da svaki od nepomešanih slojeva unutar planeta može imati sopstvenu konvekciju, što bi moglo stvoriti dezorganizovana magnetna polja koja su primećena.

Militzer se ovom zagonetkom bavi godinama. Tek nedavno, uz pomoć mašinskog učenja, njegovi računarski modeli konačno su pronašli način da ovi slojevi nastanu pod pritiscima i temperaturama predviđenim za unutrašnjost ovih planeta i istovremeno objasne primećena magnetna polja.

"Jednog dana sam pogledao model i video da su se voda odvojila od ugljenika i azota. Ono što nisam mogao da simuliram pre deset godina sada se dešava," rekao je Militzer. "Pomislio sam: 'Vau! Sada znam zašto se slojevi formiraju: jedan je bogat vodom, a drugi ugljenikom, i na Uranu i Neptunu, ugljenični sloj je ispod. Teži deo ostaje na dnu, a lakši na vrhu i nema konvekcije.'"

Dodao je: "Ne bih mogao ovo da otkrijem bez velikog sistema atoma, a takav sistem nisam mogao da simuliram pre deset godina."

Prema radu, gornji sloj bogat vodom verovatno ima konvekcioni tok koji stvara sporadično magnetno polje, dok sloj bogat ugljenikom, azotom i vodonikom nema konvekciju.

"Ako pitate moje kolege, 'Šta mislite da objašnjava polja Urana i Neptuna?', možda bi rekli: 'Možda je to kiša dijamanata, ili možda svojstvo vode koje nazivamo superjonskim,'" rekao je Militzer. "Iz moje perspektive, to nije verovatno. Ali ako imamo ovu podelu na dva sloja, to bi moglo da objasni."

Da bi se ovi modeli potvrdili, potrebno je poslati još jednu svemirsku letelicu koja bi proučavala ledene džinove, a samo putovanje do Urana trajalo bi oko 10 godina.

Ranije ove godine, naučnici su u radu objavljenom u časopisu Nature Astronomy rekli da magnetna polja Urana, koja je izmerio Voyager 2, možda nisu tipičan prikaz okruženja ove planete. To je zato što je nekoliko dana pre dolaska Voyagera 2 Uran pogodila solarna oluja, komprimujući magnetno polje do mere koja se obično dešava samo u oko 4 procenta vremena.

"Da je letelica stigla samo nekoliko dana ranije, pritisak solarnih vetrova bio bi otprilike 20 puta niži, što bi rezultiralo dramatično drugačijom konfiguracijom magnetosfere," napisali su istraživači u radu objavljenom u časopisu Nature Astronomy.

"Predlažemo da se otkrića Voyagera 2 ne smatraju standardnim prikazom Uranove magnetosfere."