Gli astronomi credono da tempo che i giganti del ghiaccio Urano e Nettuno siano ricchi di acqua ghiacciata. Tuttavia, un nuovo studio suggerisce che potrebbe contenere anche tonnellate di ghiaccio di metano.
I risultati potrebbero aiutare a risolvere il mistero di come si sono formati questi mondi ghiacciati.
molto a riguardo Urano E Nettuno È ancora sconosciuto. Questi giganteschi mondi ghiacciati hanno avuto un solo visitatore, la navicella spaziale Voyager 2, che volò negli anni '80. Di conseguenza, gli scienziati hanno solo una vaga idea della composizione dei giganti del ghiaccio, ad esempio del fatto che contengano grandi quantità di ossigeno, carbonio e idrogeno.
Per saperne di più sulla composizione di Urano e Nettuno, gli astronomi hanno creato modelli che corrispondono alle proprietà fisiche misurate da Voyager 2 e dai telescopi terrestri. Molti modelli presuppongono che i pianeti contengano sottili gusci di idrogeno ed elio; Strato base di acqua pressurizzata superionizzata ammoniaca; E un nucleo roccioso centrale. (L'acqua è ciò che conferisce loro il marchio di "gigante di ghiaccio".) Alcune stime suggeriscono che Urano e Nettuno potrebbero avere 50.000 volte la quantità di acqua Negli oceani della Terra.
Ma gli autori del nuovo studio affermano che questi modelli ignorano il modo in cui si sono formati i giganti del ghiaccio. Quando Urano e Nettuno si unirono dalla nube di polvere che circondava il giovane sole, divorarono o accumularono oggetti chiamati planetesimi. Il team afferma che questi planetesimi assomigliano alle comete odierne come 67P/Churyumov-Gerasimenko, che hanno origine nella fascia di Kuiper, una regione a forma di ciambella di corpi ghiacciati al di fuori dell'orbita di Nettuno.
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A differenza dei giganti del ghiaccio che dovrebbero essere ricchi d'acqua, una parte significativa di questi corpi simili a planetesimi lo è carbonio. Quindi "come può essere formato un gigante di ghiaccio da blocchi poveri di ghiaccio?" Egli ha detto Uri Malamudautore principale dello studio e scienziato planetario presso il Technion-Israel Institute of Technology.
Per risolvere questo apparente paradosso, Malamud e i suoi colleghi costruirono centinaia di migliaia di modelli degli interni di Urano e Nettuno. L'algoritmo utilizzato "inizia abbinando la composizione appropriata alla superficie del pianeta e gradualmente si fa strada fino al punto centrale del pianeta". Hanno considerato diverse sostanze chimiche, tra cui ferro, acqua e metano, i componenti principali del gas naturale. Hanno quindi cercato di determinare quale modello fosse più simile ai veri giganti di ghiaccio in caratteristiche come raggio e massa.
Tra i vari modelli costruiti, gli astronomi hanno scoperto che quelli contenenti metano soddisfano i loro criteri, dove il metano – in pezzi solidi o, sotto pressione, allo stato morbido – forma uno spesso strato tra il guscio di idrogeno ed elio e lo strato di acqua. In alcuni modelli, il metano costituisce il 10% della massa del pianeta.
Il team ha pubblicato i risultati, che non sono stati ancora sottoposti a revisione paritaria, su un server di prestampa arXiv a marzo.
Questo metano è la chiave per risolvere il paradosso del ghiaccio. I ricercatori hanno affermato che il ghiaccio potrebbe essersi formato quando l'idrogeno nei pianeti in crescita ha reagito chimicamente con il carbonio nei pianeti giovani che si era accumulato sui pianeti. Tali reazioni avvengono a temperature e pressioni estremamente elevate, milioni di volte la pressione atmosferica che sperimentiamo sulla Terra. Queste sono le condizioni esatte che gli scienziati ritengono esistessero sui pianeti in via di sviluppo.
Malamud ha affermato che i risultati potrebbero fornire informazioni più approfondite su questi pianeti poco conosciuti, anche se sarà difficile verificare se siano effettivamente ricchi di metano. Questo sarà l'obiettivo di uno dei numerosi obiettivi Missioni proposte Dalla NASA e da altre agenzie spaziali che mirano ad esplorare Urano.