Astronomen glauben seit langem, dass die Eisriesen Uranus und Neptun reich an gefrorenem Wasser sind. Eine neue Studie legt jedoch nahe, dass es auch Tonnen Methaneis enthalten könnte.
Die Erkenntnisse könnten dazu beitragen, das Rätsel um die Entstehung dieser Eiswelten zu lösen.
viel über Uranus Und Neptun Es ist noch unbekannt. Diese riesigen Eiswelten hatten nur einen Besucher, die Raumsonde Voyager 2, die in den 1980er Jahren vorbeiflog. Daher haben Wissenschaftler nur eine vage Vorstellung von der Zusammensetzung der Eisriesen – zum Beispiel, dass sie große Mengen an Sauerstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff enthalten.
Um mehr über die Zusammensetzung von Uranus und Neptun zu erfahren, haben Astronomen Modelle erstellt, die mit den physikalischen Eigenschaften übereinstimmen, die von Voyager 2 und bodengestützten Teleskopen gemessen wurden. Viele Modelle gehen davon aus, dass Planeten dünne Hüllen aus Wasserstoff und Helium enthalten; Basisschicht aus superionisiertem Druckwasser Ammoniak; Und ein zentraler Felskern. (Wasser ist das, was ihnen das „Eisriesen“-Zeichen verleiht.) Einige Schätzungen deuten darauf hin, dass Uranus und Neptun dies haben könnten 50.000-fache Menge Wasser In den Ozeanen der Erde.
Die Autoren der neuen Studie sagen jedoch, dass diese Modelle die Art und Weise, wie sich die Eisriesen gebildet haben, ignorieren. Als Uranus und Neptun aus der Staubwolke, die die junge Sonne umgab, verschmolzen, verschlangen oder sammelten sie Objekte, sogenannte Planetesimale. Das Team sagt, dass diese Planetesimale heutigen Kometen wie 67P/Churyumov-Gerasimenko ähneln, die aus dem Kuipergürtel stammen, einer donutförmigen Region eisiger Körper außerhalb der Umlaufbahn von Neptun.
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Im Gegensatz zu Eisriesen, die angeblich wasserreich sind, ist ein erheblicher Teil dieser planetesimalähnlichen Körper wasserreich Kohlenstoff. „Wie kann also aus eisarmen Bausteinen ein Eisriese entstehen?“ Er sagte Uri MalamudHauptautor der Studie und Planetenwissenschaftler am Technion-Israel Institute of Technology.
Um dieses scheinbare Paradox zu lösen, bauten Malamud und seine Kollegen Hunderttausende Modelle der Innenräume von Uranus und Neptun. Der von ihnen verwendete Algorithmus „passt zunächst die entsprechende Textur an die Oberfläche des Planeten an und arbeitet sich dann schrittweise bis zum Mittelpunkt des Planeten vor.“ Sie betrachteten mehrere Chemikalien, darunter Eisen, Wasser und Methan, als Hauptbestandteile von Erdgas. Anschließend versuchten sie herauszufinden, welches Modell in Bezug auf Merkmale wie Radius und Masse den tatsächlichen Eisriesen am ähnlichsten war.
Unter den verschiedenen Modellen, die sie bauten, stellten die Astronomen fest, dass diejenigen, die Methan enthielten, ihre Kriterien erfüllten, wobei Methan – entweder in festen Stücken oder unter Druck in weichem Zustand – eine dicke Schicht zwischen der Wasserstoff- und Heliumhülle und der Wasserschicht bildet. In einigen Modellen macht Methan 10 % der Masse des Planeten aus.
Das Team veröffentlichte seine Ergebnisse, die noch keinem Peer-Review unterzogen wurden, auf einem Preprint-Server arXiv März.
Dieses Methan ist der Schlüssel zur Lösung des Eisparadoxons. Die Forscher sagten, das Eis könnte sich gebildet haben, als Wasserstoff in wachsenden Planeten chemisch mit Kohlenstoff in jungen Planeten reagierte, der sich auf den Planeten ansammelte. Solche Reaktionen finden unter extrem hohen Temperaturen und extrem hohen Drücken statt, die millionenfach höher sind als der Luftdruck, den wir auf der Erde haben. Dies sind genau die Bedingungen, von denen Wissenschaftler glauben, dass sie auf sich entwickelnden Planeten existierten.
Malamud sagte, die Ergebnisse könnten einen besseren Einblick in diese kaum erforschten Planeten liefern, obwohl es schwierig sein werde, zu überprüfen, ob sie tatsächlich reich an Methan sind. Dies wird das Ziel eines von mehreren Zielen sein Vorgeschlagene Missionen Von der NASA und anderen Raumfahrtagenturen, die Uranus erforschen wollen.
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