Sciencemag.cz
Doporučujeme
Diamantový déšť? Superionická voda? To jsou jen dva návrhy, s nimiž planetární vědci přišli pro to, co se skrývá pod hustou, namodralou vodíkovo-heliovou atmosférou Uranu a Neptunu. Ale prý to může být jinak.
Podle nové teorie je nitro obou těchto planet složené ze 2 vrstev, které se podobně jako olej a voda nemíchají. Tato konfigurace má vysvětlovat i neobvyklá magnetická pole planet.
Planetolog Burkhard Militzer z Kalifornské univerzity v Berkeley nyní tvrdí, že těsně pod vrstvami mraků se na Uranu a Neptunu nachází hluboký oceán vody a pod ním vysoce stlačená tekutina z uhlíku, dusíku a vodíku.
Tyto nemísitelné vrstvy by vysvětlovaly, proč Uran ani Neptun nemají magnetické pole jako Země. To byl jeden z překvapivých objevů o ledových obrech Sluneční soustavy, který učinila mise Voyager 2 na konci 80. let 20. století.
Když se planeta ochlazuje od svého povrchu směrem k jádru, chladný a hustší materiál klesá, zatímco kapky horké tekutiny stoupají jako vroucí voda (konvekce). Pokud je vnitřek planety elektricky vodivý, vytvoří silná vrstva konvekčního materiálu dipólové magnetické pole podobné magnetickému poli tyčového magnetu. Dipólové pole Země je takto vytvářeno jejím tekutým vnějším železným jádrem.
Voyager 2 však zjistil, že ani jeden z obou ledových obrů takové dipólové pole nemá, pouze neuspořádané magnetické pole. To znamená, že v hlubokém nitru planet nedochází ke konvektivnímu pohybu materiálu tohoto typu.
Pro vysvětlení těchto pozorování navrhli dva vědecké týmy před více než 20 lety, že planety musí mít vrstvy, které se nemohou promíchávat, což brání rozsáhlé konvekci a globálnímu dipólovému magnetickému poli. Konvekce v jedné z vrstev by však mohla vyvolat neuspořádané magnetické pole. Ani jedna ze studií však nedokázala vysvětlit, z čeho se tyto nemísící se vrstvy skládají.
B. Militzer a jeho kolegové ale nyní zjistili, že vrstvy přirozeně vznikají při zahřívání a stlačování atomů. „Teď už vím, proč se vrstvy tvoří: Jedna je bohatá na vodu a druhá na uhlík. Na Uranu a na Neptunu je dole fáze bohatá na uhlík. Těžká část zůstává dole a lehčí část nahoře a nemůže se konvektivně pohybovat.“
Množství vytlačeného vodíku se zvyšuje s tlakem a hloubkou, čímž se vytváří stabilně rozvrstvená vrstva uhlíku, dusíku a vodíku. Zatímco horní, na vodu bohatá vrstva pravděpodobně konvekcí vytváří pozorované neuspořádané magnetické pole, hlubší, stratifikovaná vrstva bohatá na uhlovodíky nic takového nemůže.
Militzer předpovídá, že pod atmosférou Uranu o tloušťce 5 000 km se nachází vrstva bohatá na vodu o tloušťce asi 8 000 km a pod ní vrstva bohatá na uhlovodíky o tloušťce rovněž asi 8 000 km. Jeho skalnaté jádro je velké asi jako planeta Merkur. Neptun je hmotnější než Uran, i když má menší průměr, řidší atmosféru, ale podobně silné vrstvy bohaté na vodu a uhlovodíky. Jeho kamenné jádro je o něco větší než jádro Uranu, přibližně stejně velké jako jádro Marsu.
Burkhard Militzer et al, Phase separation of planetary ices explains nondipolar magnetic fields of Uranus and Neptune, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2403981121
Zdroj: Proceedings of the National Academy of Sciences / Phys.org
Poznámka PH: v původní tiskové zprávě doslova – Computer simulations show that under the temperatures and pressures of the planets‘ interiors, a combination of water (H2O), methane (CH3) and ammonia (NH3) would naturally separate into two layers, primarily because hydrogen would be squeezed out of the methane and ammonia that comprise much of the deep interior. (tak nějak pro chemika to celé působí divně…)
