Al decennialang leren we op school dat er in het zonnestelsel... Vier rotsachtige planeten, twee gasreuzen en twee ijsreuzen.Dat soort planetaire "ABC" leek onveranderlijk, maar een recente studie door een team van de Universiteit van Zürich Het zet een belangrijk onderdeel van deze klassieke classificatie ter discussie.
Het nieuwe onderzoek suggereert dat Uranus en Neptunus hebben mogelijk een veel rotsachtiger binnenste dan eerder werd aangenomen.Het is zelfs zo dat het niet meer zo vanzelfsprekend is dat ze zonder nuance als ijsreuzen gecategoriseerd moeten blijven worden. Het gaat er niet om deze werelden abrupt een andere naam te geven, maar eerder om de deur te openen naar een bredere typologie waarin gesteente een prominentere rol speelt.
Een model dat het label "ijsreuzen" ter discussie stelt.
Traditioneel wordt het zonnestelsel onderverdeeld in aardse planeten (Mercurius, Venus, Aarde en Mars), gasreuzen (Jupiter en Saturnus) en ijsreuzen (Uranus en Neptunus)In dit schema werden de twee blauwachtige werelden aan de buitenkant gedefinieerd door interieurs die gedomineerd werden door waterijs, ammoniak en methaan, omhuld door gaslagen.
De nieuwe studie, gepubliceerd in het tijdschrift, laat echter zien dat... Astronomie en astrofysica betoogt dat de beschikbare gegevens een andere interpretatie toelaten: Het valt niet uit te sluiten dat Uranus en Neptunus in werkelijkheid veel rijker zijn aan gesteente. dan wat standaardmodellen voorspelden. De kern van de zaak is niet dat ze per se rotsachtig zijn, maar dat het "ijsrijke" scenario niet langer de enige oplossing is die compatibel is met de waarnemingen.
Deze herinterpretatie sluit aan op een ander resultaat dat de afgelopen jaren veel discussie heeft opgeroepen: Pluto, de dwergplaneet in de KuipergordelHet lijkt overwegend rotsachtig te zijn.Van een planeet die voorheen werd beschouwd als een bijna ijsblok aan de rand van het zonnestelsel, zien we nu dat het binnenste complexer en vooral minder "ijzig" is dan eerder werd gedacht. Dit suggereert dat misschien We hebben de rol van ijs overschat. in een aantal verre hemellichamen.
Nieuwe methodologie voor oude raadsels
Tot nu toe waren veel van de schattingen over de structuur van deze planeten afkomstig van fysische modellen met veel beginveronderstellingen (bijvoorbeeld, welke verhouding ijs, gesteente en gas er naar verwachting aanwezig zal zijn) of empirische modellen die zo vereenvoudigd zijn dat ze niet alle mogelijke complexiteit kunnen weergeven. Het team uit Zürich heeft geprobeerd beide extremen te vermijden met een hybride aanpak.
Hun voorstel omvat de bouw van een "agnostisch model" van het interieur van Uranus en Neptunus. In de praktijk begint het proces met het genereren van een willekeurig dichtheidsprofiel voor elke planeet; dat wil zeggen, een voorlopige verdeling van hoe de dichtheid varieert van de kern tot de buitenste lagen. Aan de hand van dit profiel berekenen ze de zwaartekrachtveld dat geproduceerd zou moeten worden.
Dat zwaartekrachtveld wordt vergeleken met de feitelijke metingen verkregen door ruimtemissies en waarnemingen vanaf de aardeAls het niet past, wordt het profiel verworpen en wordt een ander geprobeerd. Dit proces, dat steeds opnieuw wordt herhaald, past het model aan totdat een set interne configuraties is gevonden die overeenkomt met alles wat is waargenomen.
In plaats van uit te gaan van de gedachte dat het ijsreuzen zijn en de berekeningen daarop aan te passen, hebben de onderzoekers daarom een ​​andere aanpak gekozen. Ze laten de data "filteren" welke composities plausibel zijn.Het resultaat is niet één enkel mogelijk interieur, maar een reeks scenario's die compatibel zijn met de beschikbare waarnemingen.
Binnen dat bereik verschijnen configuraties waarin De gesteentelagen hebben een zeer aanzienlijk gewicht.Zozeer zelfs dat Uranus en Neptunus met recht "rotsreuzen" genoemd kunnen worden, of op zijn minst gemengde werelden waar rots en ijs met elkaar wedijveren om de aandacht.
Voorbij het ijs: mogelijke binnenkanten van Uranus en Neptunus
De gepubliceerde resultaten tonen aan dat met het nieuwe model, Het binnenste van deze planeten hoeft niet per se voornamelijk uit ijs te bestaan.Combinaties van gesteente, water en andere verbindingen kunnen hetzelfde zwaartekrachtveld produceren als dat waargenomen wordt door sondes en telescopen.
In sommige van de scenario's die het beste passen, De kern en de tussenliggende lagen zijn veel dichter. dan je zou verwachten van een planeet die voornamelijk uit waterijs bestaat. Dit wijst op een groter aandeel gesteente, wat overeenkomt met de samenstelling van andere hemellichamen in het buitenste deel van ons zonnestelsel, zoals de eerder genoemde Pluto.
Het scala aan acceptabele modellen omvat beide Waterrijke structuren, zoals interieurs waar het gesteente een groot deel van het gewicht draagt.In plaats van één van de twee opties te kiezen, stelt het artikel dat de huidige gegevens compatibel zijn met beide extremen en zelfs met tussenliggende oplossingen.
Dit bredere perspectief dwingt ons enkele klassieke aannames te herzien. Als Uranus en Neptunus niet per se enorme ijsbollen zijn, de grens tussen gasreuzen, ijsreuzen en mogelijk rotsreuzen wordt diffuser. Dit heeft niet alleen gevolgen voor ons eigen systeem, maar ook voor de manier waarop we planeten rond andere sterren classificeren.
Binnen de Europese planetaire wetenschapsgemeenschap, waar toekomstige verkenningsmissies worden gedefinieerd, Dit soort resultaten voedt het debat over welke werelden prioriteit zouden moeten krijgen. in de volgende generatie sondes van ESA en andere instanties.
Het raadsel van zijn magnetische velden
Een van de meest opvallende aspecten van Uranus en Neptunus is hun buitengewoon eigenaardig magnetisch veldTerwijl de aarde twee duidelijk gedefinieerde magnetische polen heeft, vertonen deze planeten meer chaotische magnetische structuren, met meerdere polen en geometrieën die ver verwijderd zijn van een eenvoudige dipool.
Het nieuwe model pakt dit mysterie ook aan door het volgende toe te voegen: lagen "ionisch water" die in staat zijn magnetische dynamo's te genererenOnder extreme omstandigheden van druk en temperatuur gedraagt ​​water zich als een geleidende vloeistof, waardoor elektrische stromen kunnen ontstaan ​​die het magnetische veld aandrijven.
Volgens de auteurs is De locatie en dikte van deze ionische waterlagen verklaren de niet-dipolaire magnetische velden. die zijn waargenomen. Bovendien geven berekeningen aan dat de Het magnetische veld van Uranus ontstaat mogelijk op grotere diepte dan dat van Neptunus., wat een ander interessant structureel verschil tussen de twee giganten aan het licht brengt.
Dit soort resultaten is relevant voor de planetaire fysica in het algemeen. Als we kunnen begrijpen hoe Exotische vloeistoffen genereren complexe magnetische velden. Op verre planeten zullen we de magnetische signalen die in andere planetenstelsels worden gedetecteerd beter kunnen interpreteren en de modellen die in de astrofysica worden gebruikt, kunnen aanpassen.
Voor Europa en Spanje, met toonaangevende groepen op het gebied van numerieke en fysische modellering van hoge druk, openen deze uitdagingen nieuwe mogelijkheden. nieuwe samenwerkingsmogelijkheden in missies en simulatieprojecten, waarbij gegevens van Uranus en Neptunus worden gecombineerd met laboratoriumexperimenten en supercomputers.
De grenzen van de huidige kennis
Ondanks het suggestieve karakter van de conclusies benadrukken de auteurs zelf dat Er bestaan ​​nog steeds grote onzekerheden.Een van de belangrijkste problemen is dat de fysica van materialen onder de extreme omstandigheden in het binnenste van een planeet De precieze omstandigheden waaronder enorme drukken en zeer hoge temperaturen optreden, zijn nog steeds niet volledig bekend.
De eigenschappen van mengsels van water, gesteente en andere verbindingen in deze regimes zijn vaak gebaseerd op theoretische extrapolaties en beperkte experimentenEventuele fouten in deze schattingen kunnen doorsijpelen in mondiale modellen van de planeet en de verhoudingen van gesteente en ijs die als levensvatbaar worden beschouwd, veranderen.
Daarom staan ​​wetenschappers erop dat Het is nog niet mogelijk om met zekerheid te stellen dat Uranus en Neptunus rotsreuzen zijn. Ook hun oude classificatie moet niet zomaar terzijde worden geschoven. Wat wel duidelijk lijkt, is dat de categorie "ijsreuzen" niet langer als het enige mogelijke beeld moet worden beschouwd.
Tegelijkertijd dient het onderzoek ter illustratie van een meer algemeen aspect van de wetenschap: Soms ondersteunen dezelfde gegevens meerdere hypotheses tegelijk.Maar we hebben gekozen voor de optie die het beste aansluit bij onze oorspronkelijke ideeën. In dit geval hadden we, door van meet af aan aan te nemen dat deze planeten voornamelijk uit ijs bestonden, mogelijk andere plausibele combinaties over het hoofd gezien.
Dit soort beoordelingen komt veel voor in de astronomie. Net zoals gebeurde toen Pluto wordt niet langer beschouwd als een klassieke planeet.De wijzigingen in de benamingen zijn het gevolg van een beter begrip van de objecten en de behoefte dat de categorieën weerspiegelen wat we werkelijk weten, en niet alleen wat we traditioneel weten.
Met al deze factoren in overweging genomen, eisen de onderzoekers ruimtemissies die specifiek gericht zijn op Uranus en NeptunusBij eerdere bezoeken hebben we enkele belangrijke parameters kunnen meten, maar we hebben ruimteschepen en sondes nodig die in staat zijn om hun zwaartekracht- en magnetische velden en atmosferen in detail te bestuderen.
Een missie van dit type, mogelijk in het kader van de Europees Ruimteagentschap (ESA) In samenwerking met andere instanties zou het een bijdrage kunnen leveren. De precieze gegevens die ontbreken, zijn nodig om te bepalen of deze werelden ijsreuzen, rotsachtige werelden of iets daartussenin zijn.Voor de Europese wetenschappelijke gemeenschap zou het ook een strategische kans zijn, vergelijkbaar met de focus op Jupiter en zijn manen in de JUICE-missie.
De nieuwe simulaties vereisen nog geen herziening van de leerboeken, maar ze maken wel duidelijk dat Uranus en Neptunus zijn aanzienlijk minder eenvoudig dan eerder werd gedacht.De mogelijkheid dat het grotendeels rotsachtige reuzen zijn, of op zijn minst gemengde planeten waar gesteente concurreert met ijs, heropent het debat over de structuur van het zonnestelsel en versterkt het idee dat er nog veel te ontdekken valt in onze eigen kosmische omgeving.
