Naujas tyrimas: Uranas ir Neptūnas sudaryti ne iš to, iš ko manėme

Daug kas apie Uraną ir Neptūną dar nežinoma. Šiuos ledo milžinus yra aplankęs tik vienas kosminis aparatas – „Voyager 2“, kuris pro juos praskrido devintajame dešimtmetyje. Dėl to mokslininkai turi tik miglotą supratimą apie ledo milžinų sudėtį – pavyzdžiui, kad juose yra daug deguonies, anglies ir vandenilio.

Siekdami daugiau sužinoti apie Urano ir Neptūno sandarą, astronomai sukūrė modelius, atitinkančius „Voyager 2“ ir Žemės teleskopų išmatuotas fizines savybes. Daugelyje modelių daroma prielaida, kad planetos turi ploną vandenilio ir helio apvalkalą, suspausto superjoninio vandens ir amoniako sluoksnį ir centrinį uolinį branduolį. Kai kuriais skaičiavimais, Uranas ir Neptūnas gali turėti po 50 000 kartų daugiau vandens nei Žemės vandenynuose.

Tačiau naujojo tyrimo autoriai teigia, kad šiuose modeliuose neatsižvelgiama į tai, kaip susiformavo ledo milžinai. Kai Uranas ir Neptūnas susiformavo iš jauną Saulę supančio dulkių debesies, jie prarijo objektus, vadinamus planetoidais. Komandos teigimu, planetoidai primena dabartines kometas, tokias kaip 67P/Churyumov-Gerasimenko, kilusias iš Kuiperio juostos, t. y. ledinių kūnų regiono už Neptūno orbitos.

Tačiau, priešingai nei tariamai daug vandens turinčiose ledo milžinėse, didelėje šių į planetas panašių objektų dalyje gausu anglies. Taigi, „kaip įmanoma suformuoti ledinį milžiną iš ledo neturinčių statybinių blokų?“ – klausia pagrindinis tyrimo autorius, Izraelio technologijų instituto planetų mokslininkas Uri Malamudas.

Kad išspręstų šį akivaizdų paradoksą, U. Malamudas su bendraautoriais sukūrė šimtus tūkstančių Urano ir Neptūno vidaus modelių. Jų naudotas algoritmas „pradėjo atitikti tinkamą planetos paviršiaus sudėtį ir palaipsniui gilėja į centrinį planetos tašką“. Jie atsižvelgė į keletą cheminių medžiagų, įskaitant geležį, vandenį ir metaną – pagrindinę gamtinių dujų sudedamąją dalį. Tada jie bandė nustatyti, kuris modelis pagal tokius požymius, kaip spindulys ir masė, labiausiai primena tikruosius ledo milžinus.

Iš įvairių sukurtų modelių astronomai nustatė, kad jų kriterijus atitiko modeliai su metanu, kuriuose metanas – kietų gabalų pavidalo arba, esant slėgiui, purus – sudaro storą sluoksnį tarp vandenilio ir helio apvalkalo ir vandens sluoksnio. Kai kuriuose modeliuose metanas sudarė 10 proc. planetos masės.

Kovą komanda savo rezultatus, kurie dar nebuvo recenzuoti, paskelbė išankstinių publikacijų serveryje „arXiv“.

Šis metanas yra raktas į ledo paradokso sprendimą. Tyrėjai teigia, kad ledas galėjo susidaryti, kai besiformuojančiose planetose esantis vandenilis chemiškai reagavo su anglimi. Tokios reakcijos vyksta esant aukštai temperatūrai ir itin dideliam slėgiui – milijonus kartų didesniam nei Žemėje esančio oro slėgis. Būtent tokios sąlygos, mokslininkų nuomone, buvo besivystančiose planetose.

Tyrimo rezultatai galėtų padėti geriau pažinti šias mažai pažįstamas planetas – nors patikrinti, ar jose iš tikrųjų gausu metano, būtų sudėtinga, saku U. Malamudas. Tai būtų vienos iš kelių NASA ir kitų kosmoso agentūrų siūlomų misijų, kuriomis siekiama ištirti Uraną, tikslas, rašo „Live Science“.