Bron: Science Daily | Methode: Herschreven
Origineel: “Uranus and Neptune are hiding something big beneath the blue”
Uranus and Neptune may not be the icy worlds we’ve long imagined. A new Swiss-led study uses innovative hybrid modeling to reveal that these planets could just as easily be dominated by rock as by water-rich ices. The findings also…
De manier waarop we naar ons zonnestelsel kijken, zou wel eens drastisch kunnen veranderen. Nieuwe bevindingen van Zwitserse onderzoekers suggereren dat Uranus en Neptunus, lange tijd beschouwd als ijsreuzen, mogelijk veel meer op rotsachtige planeten lijken dan we ooit hebben gedacht.
**Zonnestelsel krijgt nieuwe indeling**
Tot nu toe werd ons zonnestelsel netjes ingedeeld in categorieën: vier rotsachtige terrestrische planeten (Mercurius, Venus, Aarde en Mars), twee massieve gasreuzen (Jupiter en Saturnus) en een paar ijsreuzen (Uranus en Neptunus). Maar deze traditionele classificatie komt nu onder druk te staan door onderzoek van de Universiteit van Zürich (UZH).
“De ijsreus-classificatie is te simplistisch omdat Uranus en Neptunus nog steeds slecht begrepen worden”, verklaart Luca Morf, doctoraatsstudent aan de Universiteit van Zürich en hoofdauteur van het onderzoek. Het nieuwe onderzoek beargumenteert niet dat deze planeten per se water-rijk of steen-rijk moeten zijn, maar stelt wel het langgekoesterde idee in vraag dat een ijs-zwaar binnenste de enige conclusie is die door de beschikbare gegevens wordt ondersteund.
**Innovatieve onderzoeksmethode**
Om beter te begrijpen wat zich binnenin Uranus en Neptunus bevindt, ontwikkelden de onderzoekers een gespecialiseerde simulatietechniek. Deze hybride aanpak combineert het beste van twee werelden: de diepte van fysica-gebaseerde modellen en de praktische toepasbaarheid van empirische modellen.
“Modellen gebaseerd op fysica waren te vol aannames, terwijl empirische modellen te simplistisch zijn”, legt Morf uit. “Wij hebben beide benaderingen gecombineerd om binnenste modellen te krijgen die zowel ‘agnostisch’ of onbevooroordeeld zijn, maar toch fysiek consistent.”
Het proces begint met een willekeurig gegenereerd dichtheidsprofiel dat het binnenste van elke planeet weergeeft. Het team bepaalt vervolgens het gravitatieveld dat zou overeenkomen met observatiemetingen en gebruikt die informatie om de mogelijke samenstelling af te leiden. Deze cyclus wordt herhaald totdat het model het best past bij alle beschikbare gegevens.
**Verrassende resultaten**
Met deze onbevooroordeelde en fysisch onderbouwde aanpak ontdekten de onderzoekers dat de binnenste samenstelling van de zogenaamde ijsreuzen van het zonnestelsel niet beperkt is tot ijs (gewoonlijk geïnterpreteerd als water).
“Het is iets dat we bijna 15 jaar geleden voor het eerst suggereerden, en nu hebben we het numerieke raamwerk om het te demonstreren”, zegt professor Ravit Helled van de Universiteit van Zürich, die het project initieerde.
Hun resultaten tonen aan dat beide planeten gedomineerd zouden kunnen worden door water-rijke lagen of door een veel rotsachtiger structuur. Deze bredere interpretatie sluit ook aan bij de bevinding dat Pluto, een dwergplaneet, gedomineerd wordt door gesteente.
**Magnetische velden bieden aanwijzingen**
De bevindingen bieden ook nieuwe inzichten in de ongewone magnetische velden van Uranus en Neptunus. Terwijl het magnetisch veld van de Aarde twee goed gedefinieerde polen heeft, zijn de velden van deze verre planeten onregelmatiger en bevatten ze meerdere polen.
Volgens Helled hebben hun modellen zogenaamde “ionische water”-lagen die magnetische dynamo’s genereren op locaties die de waargenomen niet-dipolaire magnetische velden verklaren. “We ontdekten ook dat het magnetisch veld van Uranus dieper ontstaat dan dat van Neptunus”, voegt zij toe.
**Beperkingen en onzekerheden**
Hoewel het onderzoek veelbelovende nieuwe interpretaties biedt, blijven er onzekerheden bestaan. “Een van de hoofdproblemen is dat natuurkundigen nog nauwelijks begrijpen hoe materialen zich gedragen onder de exotische druk- en temperatuuromstandigheden die in het hart van een planeet worden aangetroffen. Dit zou onze resultaten kunnen beïnvloeden”, legt Morf uit, die van plan is het modelleringswerk uit te breiden.
**Toekomstige missies cruciaal**
Ondanks de resterende onbekenden openen de resultaten de deur naar nieuwe binnenste scenario’s, dagen zij langgekoesterde aannames uit en benadrukken zij belangrijke lacunes in de materiaalwetenschap onder planetaire omstandigheden.
“Zowel Uranus als Neptunus zouden steenreuzen of ijsreuzen kunnen zijn, afhankelijk van de modelaannames. Huidige gegevens zijn momenteel onvoldoende om de twee te onderscheiden, en daarom hebben we toegewijde missies naar Uranus en Neptunus nodig die hun ware aard kunnen onthullen”, concludeert Ravit Helled.
**Vooruitblik**
Dit onderzoek markeert een belangrijke stap in ons begrip van de buitenste planeten van ons zonnestelsel. Het toont aan hoe technologische vooruitgang in modelleringstechnieken ons kan helpen om decennia oude aannames te herzien. Alleen toekomstige ruimtemissies zullen echter definitief kunnen onthullen wat er werkelijk schuilgaat onder de blauwe atmosferen van deze mysterieuze werelden.