Nieuwe computationele modellen suggereren dat de kernen van Uranus en Neptunus mogelijk rotsachtiger zijn dan eerder werd aangenomen, wat de traditionele classificatie van deze planeten als “ijsgiganten” uitdaagt.
Een recente studie, gepubliceerd op 10 december in het tijdschrift Astronomy & Astrophysics, biedt nieuwe inzichten in de puzzelachtige magnetische velden van deze planeten.
Uranus en Neptunus zijn relatief grote planeten aan de rand van ons zonnestelsel; Neptunus is de meest verre planeet en draait gemiddeld om de zon op een afstand van 4,5 miljard kilometer. De extreem koude temperaturen op deze afstanden zorgen ervoor dat gassen zoals waterstof, helium en water condenseren in gecomprimeerde ijsachtige slurries die de kernen van de planeten vormen. Hierdoor worden deze planeten vaak aangeduid als ijsgiganten.
Volgens Luca Morf, de hoofdauteur van de studie en promovendus aan de Universiteit van Zurich, is de classificatie van ijsgiganten echter te simplistisch: “Uranus en Neptunus zijn nog steeds slecht begrepen,” verklaarde hij.
Nieuwe Benadering
Morf en zijn begeleider, Ravit Helled, ontwikkelden een nieuw hybride model om de binnenstructuur van deze koude planeten beter te begrijpen. Terwijl modellen die enkel op fysica zijn gebaseerd sterk leunen op aannames van de modelmaker, kunnen observerende modellen te simplistisch zijn. “We combineerden beide benaderingen om binnenmodellen te creëren die zowel onbevooroordeeld als fysiek consistent zijn,” voegde Morf toe.
Ze begonnen met het overwegen hoe de dichtheid van elke planeetkern kon variëren met de afstand tot het centrum van de planeet en pasten het model aan rekening houdend met de zwaartekracht van de planeten. Dit resulteerde in een nieuwe dichtheidsprofiel dat overeenkwam met bestaande observatiegegevens.
Interessante Bevindingen
Deze methode genereerde in totaal acht mogelijke kernen voor zowel Uranus als Neptunus, waarvan er drie een hoge verhouding van steen tot water vertoonden. Dit toont aan dat de interieurs van Uranus en Neptunus niet beperkt zijn tot ijs, zoals eerder gedacht.
Alle gemodelleerde kernen hadden convectieve gebieden waar zuiver water voorkwam in een ionische fase. In deze gebieden breken extreme temperaturen en drukken watermoleculen uiteen in geladen protonen (H+) en hydroxide-ionen (OH-). Het team denkt dat dergelijke lagen mogelijk de bron zijn van de meerdere magnetische velden van de planeten, wat leidt tot meer dan twee polen op Uranus en Neptunus. Bovendien suggereert het model dat het magnetische veld van Uranus dichter bij het centrum wordt gegenereerd dan dat van Neptunus.
“Een van de belangrijkste problemen is dat natuurkundigen nog steeds moeilijk begrijpen hoe materialen zich gedragen onder de exotische omstandigheden van hoge druk en temperatuur die in het hart van een planeet voorkomen. Dit zou onze resultaten kunnen beïnvloeden,” zei Morf.
Het team is van plan om hun model te verbeteren door andere moleculen, zoals methaan en ammoniak, op te nemen die ook in de kernen zouden kunnen worden aangetroffen.
“Zowel Uranus als Neptunus zouden rock giants of ice giants kunnen zijn, afhankelijk van de aannames in het model,” merkte Helled op. Ze benadrukte dat veel van onze huidige kennis over deze planeten mogelijk onvolledig is, omdat deze grotendeels is gebaseerd op gegevens die in de jaren ’80 door de Voyager 2 ruimtesonde zijn verzameld.
“Huidige gegevens zijn onvoldoende om de twee te onderscheiden, en we hebben daarom speciale missies naar Uranus en Neptunus nodig die hun ware aard kunnen onthullen,” voegde Helled eraan toe.
Het team hoopt dat het model kan dienen als een onbevooroordeeld hulpmiddel voor nieuwe gegevens uit toekomstige ruimte missies naar deze planeten.
