Uranus &Neptun:Oceaner 5.000 miles dyb - langt ud over jordens skyttegrav

Samere Fahim Photography/Getty Images

Neptun og Uranus, den syvende og ottende planet fra Solen, deler mange træk, der er typiske for isgiganter. Selvom Neptun ser blåere ud og Uranus en bleg cyan, måler de begge lidt over 30.000 miles (≈50.000 km) på tværs og vejer nogenlunde det samme - Neptun på 1.024×10^26 kg (≈17×Earth) og Uranus på 8.682×10^te. Deres øvre atmosfærer er domineret af brint, helium og metan.

Nyere forskning tyder på, at disse fjerne verdener kan være vært for kolossale oceaner, der dværger Jordens dybeste skyttegrave, hvilket giver et nyt perspektiv på planetarisk videnskab.

Jordens oceaner dækker omkring 70 % af dens overflade, men alligevel er kun 26,1 % af havbunden blevet kortlagt (Nippon Foundation-Gebco, juni 2024). Challenger Deep in the Pacific når 35.876 ft (≈6,8 mi). Mens livet i disse ekstreme miljøer stadig stort set er et mysterium, kan dybderne af Neptun og Uranus være størrelsesordener større.

Neptuns og Uranus' enorme skjulte oceaner

Buradaki/Getty Images

I en undersøgelse offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences , brugte planetforskeren BurkhardMilitzer (UC Berkeley) molekylær dynamiksimuleringer til at vise, at både Uranus og Neptun sandsynligvis indeholder vandrige lag, der er omkring 5.000 mi dybe - omkring 715 gange dybere end Jordens Challenger Deep. Simuleringerne, der involverer 540 atomer, afslører, at højt tryk adskiller det indre i et øvre, vandrigt lag og et nedre, kulbrintedomineret lag.

Med kun 1986 Voyager2 flybys, der leverer detaljerede data, tilføjer denne opdagelse en vigtig brik til puslespillet om de ydre planeter.

Neptuns og Uranus' mærkelige magnetfelter

buradaki/Shutterstock

Voyager2 opdagede, at Uranus' magnetfelt er vippet 59° fra sin rotationsakse og forskudt fra kernen med omkring en tredjedel af sin radius - intet dipolfelt som Jordens. Neptuns felt vippes 47° og forskydes tilsvarende. Dette står i kontrast til Jorden, hvor konvektion i en smeltet jern-nikkelkerne genererer en dipol, der er justeret inden for ~10-11° fra rotationsaksen.

Fraværet af en dipol på Uranus og Neptun tyder på, at deres indre lag ikke konvekterer eller blander sig som på jordiske planeter, et mysterium, som Militzers lagdelte model hjælper med at forklare.

Lagene af Uranus og Neptun åbenbaret

buradaki/Shutterstock

Militzers tidligere simuleringer med 100 atomer formåede ikke at producere forskellige lag. Den seneste model med 540 atomer viser nu en klar adskillelse:et 5.000 mi vandrigt øvre lag, et 5.000 mi kulbrinterigt nedre lag og en tæt kerne - Kviksølv-størrelse for Uranus og Mars-størrelse for Neptun.

Denne struktur understøtter manglen på en magnetisk dipol og antyder den komplekse indre dynamik i isgiganterne.

Neptuns og Uranus' oceaner er ulig vores egne

Mikadun/Shutterstock

Disse 5.000 mi oceaner eksisterer under tryk ~60.000 gange Jordens overfladetryk og danner superkritiske væsker - højtryksgasser, der opfører sig som både væsker og gasser. Selvom sammensætningen adskiller sig fra Jordens vand, gør den store dybde og tæthed dem lige så fascinerende som ethvert terrestrisk hav.

Under de superkritiske vandlag ligger de kulbrinterige lag, som igen hviler på toppen af planetens kerne. Sammen tegner de et billede af komplekse, lagdelte interiører, der stort set forbliver uudforskede.