Selama beberapa dekad kita telah belajar di sekolah bahawa dalam Sistem Suria ada Empat planet berbatu, dua gergasi gas, dan dua gergasi ais"ABC" planet semacam itu kelihatan tidak berubah, tetapi kajian terbaru oleh pasukan dari Universiti Zurich Ia mempersoalkan bahagian penting dalam klasifikasi klasik ini.
Penyelidikan baru mencadangkan bahawa Uranus dan Neptune mungkin menyembunyikan pedalaman yang jauh lebih berbatu daripada yang diandaikan sebelum ini.ke tahap yang tidak begitu jelas mereka harus terus dikategorikan tanpa nuansa sebagai gergasi ais. Ini bukan tentang menamakan semula dunia ini secara tiba-tiba, tetapi lebih kepada membuka pintu kepada tipologi yang lebih luas di mana rock memainkan peranan yang lebih menonjol.
Model yang mencabar label "gergasi ais".
Secara tradisinya, Sistem Suria telah dibahagikan kepada planet terestrial (Merkurius, Zuhrah, Bumi dan Marikh), gergasi gas (Musytari dan Zuhal) dan gergasi ais (Uranus dan Neptune)Dalam skema ini, dua dunia kebiruan di luar ditakrifkan oleh bahagian dalam yang didominasi oleh ais air, ammonia dan metana, diselubungi oleh lapisan gas.
Walau bagaimanapun, kajian baru yang diterbitkan dalam jurnal Astronomi & Astrofizik berhujah bahawa data yang ada membolehkan tafsiran lain: Ia tidak boleh diketepikan bahawa Uranus dan Neptun, pada hakikatnya, lebih kaya dengan batu. daripada apa yang diramalkan oleh model standard. Kuncinya bukan kerana mereka semestinya berbatu, tetapi senario "kaya ais" bukan lagi satu-satunya penyelesaian yang serasi dengan pemerhatian.
Tafsiran semula ini dikaitkan dengan hasil lain yang telah mencetuskan banyak perbincangan dalam beberapa tahun kebelakangan ini: Pluto, planet kerdil di Kuiper BeltNampaknya kebanyakannya berbatuDaripada dianggap sebagai blok berais di pinggir Sistem Suria, kini kita melihat bahawa bahagian dalamannya lebih kompleks dan, di atas semua, kurang "berais" daripada yang difikirkan sebelum ini. Ini menunjukkan bahawa mungkin Kita telah memandang tinggi peranan ais dalam beberapa badan yang jauh.
Metodologi baru untuk enigma lama
Sehingga kini, banyak anggaran tentang struktur planet ini datang dari model fizikal dengan banyak andaian awal (contohnya, berapa bahagian ais, batu dan gas yang "dijangka" ditemui) atau model empirikal yang dipermudahkan sehingga gagal menangkap semua kerumitan yang mungkin. Pasukan Zurich telah cuba untuk mengelakkan kedua-dua ekstrem dengan pendekatan hibrid.
Cadangan mereka melibatkan pembinaan sebuah "model agnostik" pedalaman Uranus dan Neptun. Dalam praktiknya, proses ini bermula dengan menghasilkan profil ketumpatan rawak untuk setiap planet; iaitu, taburan tentatif tentang bagaimana ketumpatan berbeza dari teras ke lapisan paling luar. Daripada profil ini, mereka mengira medan graviti yang sepatutnya dihasilkan.
Medan graviti itu dibandingkan dengan ukuran sebenar yang diperolehi oleh misi angkasa lepas dan pemerhatian dari BumiJika ia tidak sesuai, profil dibuang dan satu lagi dicuba. Proses ini, berulang kali, melaraskan model sehingga satu set konfigurasi dalaman ditemui yang sepadan dengan semua yang telah diperhatikan.
Oleh itu, bukannya bermula dari idea bahawa mereka adalah gergasi ais dan menyesuaikan pengiraan, para penyelidik Mereka membiarkan data "menapis" komposisi mana yang munasabah.Hasilnya bukanlah satu bahagian dalaman yang mungkin, tetapi pelbagai senario yang serasi dengan pemerhatian yang ada.
Dalam julat itu muncul konfigurasi di mana Lapisan batuan mempunyai berat yang sangat ketarasehinggakan Uranus dan Neptun secara munasabah boleh digambarkan sebagai "gergasi batu" atau, sekurang-kurangnya, sebagai dunia campuran di mana batu bersaing dengan ais untuk menonjol.
Beyond the Ice: Kemungkinan Dalaman Uranus dan Neptune
Keputusan yang diterbitkan menunjukkan bahawa, dengan model baharu, Bahagian dalam planet ini tidak semestinya perlu dikuasai oleh ais.Gabungan batu, air dan sebatian lain boleh menghasilkan medan graviti yang sama yang diperhatikan daripada probe dan teleskop.
Dalam beberapa senario yang paling sesuai, Lapisan teras dan pertengahan adalah lebih padat. daripada yang dijangkakan daripada planet yang dikuasai oleh air ais. Ini menunjukkan sebahagian besar bahan berbatu, yang sesuai dengan komposisi badan lain dalam sistem suria luar, seperti Pluto yang disebutkan di atas.
Pelbagai model yang boleh diterima termasuk kedua-duanya struktur yang kaya dengan air seperti bahagian dalam di mana batu menanggung sebahagian besar beratnyaDaripada memilih salah satu daripada dua pilihan, kertas itu menegaskan bahawa data semasa adalah serasi dengan kedua-dua ekstrem dan juga dengan penyelesaian perantaraan.
Perspektif yang lebih luas ini memaksa kita untuk menyemak beberapa andaian klasik. Jika Uranus dan Neptune tidak semestinya merupakan bola berais yang besar, sempadan antara gergasi gas, gergasi ais, dan kemungkinan gergasi batuan menjadi lebih meresap. Ini mempunyai implikasi bukan sahaja untuk sistem kita sendiri, tetapi juga untuk cara kita mengklasifikasikan planet di sekeliling bintang lain.
Dalam komuniti sains planet Eropah, di mana misi penerokaan masa depan ditakrifkan, Hasil sebegini menyemarakkan perdebatan tentang dunia mana yang harus diberi keutamaan. dalam siasatan generasi akan datang daripada ESA dan agensi lain.
Enigma medan magnetnya
Salah satu aspek Uranus dan Neptun yang paling menarik ialah mereka medan magnet yang sangat pelikWalaupun Bumi mempunyai dua kutub magnet yang jelas, planet-planet ini mempamerkan struktur magnet yang lebih huru-hara, dengan pelbagai kutub dan geometri yang jauh berbeza daripada dipol mudah.
Model baharu itu turut menangani misteri ini dengan memasukkan bahagian dalam lapisan "air ionik" yang mampu menghasilkan dinamo magnetikDi bawah keadaan tekanan dan suhu yang melampau, air bertindak sebagai bendalir konduktif, membenarkan arus elektrik timbul yang menggerakkan medan magnet.
Menurut penulis, Lokasi dan ketebalan lapisan air ionik ini menerangkan medan magnet bukan dipolar. yang telah diperhatikan. Tambahan pula, pengiraan menunjukkan bahawa Medan magnet Uranus mungkin berasal pada kedalaman yang lebih besar daripada Neptunus., yang memperkenalkan satu lagi perbezaan struktur yang menarik antara kedua-dua gergasi.
Keputusan jenis ini berkaitan dengan fizik planet secara umum. Kalau kita boleh faham macam mana Cecair eksotik menghasilkan medan magnet yang kompleks Di planet yang jauh, kita akan dapat mentafsir isyarat magnetik yang dikesan dalam sistem planet lain dengan lebih baik dan melaraskan model yang digunakan dalam astrofizik.
Bagi Eropah dan Sepanyol, dengan kumpulan terkemuka dalam pemodelan berangka dan fizikal tekanan tinggi, cabaran ini terbuka peluang kerjasama baharu dalam misi dan projek simulasi, di mana data dari Uranus dan Neptune digabungkan dengan eksperimen makmal dan superkomputer.
Had pengetahuan semasa
Di sebalik kesimpulan yang bersifat sugestif, penulis sendiri menekankannya Masih terdapat ketidakpastian besarSalah satu masalah utama ialah fizik bahan di bawah keadaan melampau di dalam planet —tekanan yang besar dan suhu yang sangat tinggi— masih tidak diketahui secara terperinci.
Sifat-sifat campuran air, batu, dan sebatian lain dalam rejim ini selalunya berdasarkan ekstrapolasi teori dan eksperimen terhadSebarang kesilapan dalam anggaran ini boleh meresap ke dalam model global planet ini dan mengubah perkadaran batu dan ais yang dianggap berdaya maju.
Itulah sebabnya saintis menegaskan bahawa Ia masih belum dapat diisytiharkan bahawa Uranus dan Neptun adalah gergasi batuan secara muktamad. Klasifikasi lama mereka juga tidak boleh dibuang. Apa yang kelihatan jelas ialah kategori "gergasi ais" tidak lagi dianggap sebagai satu-satunya imej yang mungkin.
Secara selari, kajian ini berfungsi untuk menggambarkan aspek sains yang lebih umum: Kadangkala data yang sama menyokong beberapa hipotesis sekaligusTetapi kami telah memutuskan yang paling sesuai dengan idea awal kami. Dalam kes ini, dengan mengandaikan dari awal bahawa planet-planet ini pada asasnya berais mungkin telah terlepas pandang kombinasi lain yang munasabah.
Jenis semakan ini adalah perkara biasa dalam astronomi. Sama seperti yang berlaku ketika Pluto tidak lagi dianggap sebagai planet klasikPerubahan label bertindak balas kepada pemahaman yang lebih baik tentang objek dan keperluan untuk kategori untuk mencerminkan apa yang kita benar-benar tahu, dan bukan hanya tradisi.
Dengan semua ini di atas meja, para penyelidik menuntut misi angkasa lepas khusus untuk Uranus dan NeptunusLawatan lalu telah membolehkan kami mengukur beberapa parameter utama, tetapi pengorbit dan probe yang mampu mengkaji medan graviti dan magnet serta atmosfera secara terperinci diperlukan.
Misi jenis ini, mungkin dalam rangka kerja Agensi Angkasa Eropah (ESA) dengan kerjasama agensi lain, ia boleh menyumbang Data tepat yang tiada untuk menentukan sama ada dunia ini gergasi ais, dunia berbatu atau sesuatu di antaranyaBagi komuniti saintifik Eropah, ia juga akan menjadi peluang strategik, sama seperti tumpuan pada Musytari dan bulannya dalam misi JUICE.
Simulasi baharu belum lagi memerlukan buku teks untuk ditulis semula, tetapi mereka menjelaskannya dengan jelas Uranus dan Neptun jauh kurang ringkas daripada yang difikirkan sebelum ini.Kemungkinan bahawa mereka sebahagian besarnya adalah gergasi berbatu, atau sekurang-kurangnya planet campuran di mana batu bersaing dengan ais, membuka semula perdebatan tentang seni bina Sistem Suria dan mengukuhkan idea bahawa masih banyak yang boleh ditemui di kawasan kejiranan kosmik kita sendiri.
