Astronomowie od dawna wierzyli, że lodowe olbrzymy Uran i Neptun są bogate w zamarzniętą wodę. Jednak nowe badania sugerują, że może zawierać również tony lodu metanowego.
Odkrycie może pomóc w rozwiązaniu zagadki powstania tych lodowych światów.
dużo o Uran I Neptun Nadal nie wiadomo. Te gigantyczne lodowe światy odwiedził tylko jeden statek kosmiczny Voyager 2, który przeleciał w latach 80. XX wieku. W efekcie naukowcy mają jedynie mgliste pojęcie o składzie lodowych gigantów – na przykład, że zawierają one duże ilości tlenu, węgla i wodoru.
Aby dowiedzieć się więcej o składzie Urana i Neptuna, astronomowie stworzyli modele odpowiadające właściwościom fizycznym zmierzonym przez Voyager 2 i teleskopy naziemne. Wiele modeli zakłada, że planety zawierają cienkie powłoki z wodoru i helu; Warstwa bazowa z superjonizowanej wody pod ciśnieniem amoniak; I centralny skalisty rdzeń. (Woda nadaje im piętno „lodowego olbrzyma”). Niektóre szacunki sugerują, że Uran i Neptun mogły mieć 50 000 razy większa ilość wody W oceanach Ziemi.
Jednak autorzy nowego badania twierdzą, że modele te ignorują sposób, w jaki powstały lodowe olbrzymy. Kiedy Uran i Neptun wyłoniły się z chmury pyłu otaczającej młode słońce, pochłonęły lub akreowały obiekty zwane planetozymalami. Zespół twierdzi, że te planetozymale przypominają współczesne komety, takie jak 67P/Churyumov-Gerasimenko, które pochodzą z Pasa Kuipera – obszaru lodowych ciał w kształcie pączka znajdującego się poza orbitą Neptuna.
Powiązany: Gdzie kończy się Układ Słoneczny?
W przeciwieństwie do lodowych gigantów, które rzekomo są bogate w wodę, znaczna część tych ciał planetozymali jest bogata w wodę węgiel. Zatem „jak można uformować lodowego giganta z elementów ubogich w lód?” Powiedział Uri Malamudgłówny autor badania i planetolog w Technion-Israel Institute of Technology.
Aby rozwiązać ten pozorny paradoks, Malamud i jego współpracownicy zbudowali setki tysięcy modeli wnętrz Urana i Neptuna. Zastosowany przez nich algorytm „zaczyna się od dopasowania odpowiedniej tekstury do powierzchni planety i stopniowo dociera do centralnego punktu planety”. Rozważali kilka substancji chemicznych, w tym żelazo, wodę i metan, główne składniki gazu ziemnego. Następnie próbowali określić, który model jest najbardziej podobny do rzeczywistych lodowych gigantów pod względem takich cech, jak promień i masa.
Spośród różnych zbudowanych modeli astronomowie odkryli, że te zawierające metan spełniają ich kryteria, gdzie metan – w postaci stałych kawałków lub pod ciśnieniem w stanie miękkim – tworzy grubą warstwę pomiędzy powłoką wodorową i helową a warstwą wody. W niektórych modelach metan stanowi 10% masy planety.
Zespół opublikował swoje wyniki, które nie zostały jeszcze poddane recenzji, na serwerze preprintów arXiv w marcu.
Metan jest kluczem do rozwiązania paradoksu lodu. Naukowcy stwierdzili, że lód mógł powstać, gdy wodór na rosnących planetach wszedł w reakcję chemiczną z węglem na młodych planetach, który się na nich zgromadził. Takie reakcje zachodzą w ekstremalnie wysokich temperaturach i niezwykle wysokich ciśnieniach, miliony razy wyższych od ciśnienia powietrza, jakiego doświadczamy na Ziemi. Są to dokładnie takie same warunki, jakie według naukowców istnieją na planetach rozwijających się.
Malamud powiedział, że odkrycia mogą zapewnić lepszy wgląd w te słabo poznane planety, chociaż sprawdzenie, czy rzeczywiście są one bogate w metan, będzie trudne. Będzie to cel jednego z kilku celów Proponowane misje Od NASA i innych agencji kosmicznych, których celem jest zbadanie Urana.
