Các nhà thiên văn học từ lâu đã tin rằng các hành tinh băng khổng lồ Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương rất giàu nước đóng băng. Tuy nhiên, một nghiên cứu mới cho thấy nó cũng có thể chứa hàng tấn băng mêtan.
Những phát hiện này có thể giúp giải quyết bí ẩn về cách những thế giới băng giá này hình thành.
rất nhiều về Sao Thiên Vương Và sao Hải vương Nó vẫn chưa được biết. Những thế giới băng giá khổng lồ này chỉ có một du khách duy nhất là tàu vũ trụ Voyager 2 bay ngang qua vào những năm 1980. Kết quả là, các nhà khoa học chỉ có một ý tưởng mơ hồ về thành phần của các khối băng khổng lồ – ví dụ, chúng chứa một lượng lớn oxy, carbon và hydro.
Để tìm hiểu thêm về thành phần của Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương, các nhà thiên văn học đã tạo ra các mô hình phù hợp với các đặc tính vật lý được đo bằng Du hành 2 và các kính viễn vọng trên mặt đất. Nhiều mô hình cho rằng các hành tinh chứa lớp vỏ mỏng hydro và heli; Lớp nền nước tăng áp siêu ion hóa amoniac; Và một lõi đá trung tâm. (Nước là thứ mang lại cho chúng nhãn hiệu “người khổng lồ băng”.) Một số ước tính cho thấy Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương có thể có Lượng nước gấp 50.000 lần Trong các đại dương trên Trái đất.
Nhưng các tác giả của nghiên cứu mới cho biết những mô hình này bỏ qua cách hình thành của các khối băng khổng lồ. Khi Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương hợp lại từ đám mây bụi bao quanh mặt trời trẻ, chúng nuốt chửng hoặc bồi tụ các vật thể gọi là vi thể hành tinh. Nhóm nghiên cứu cho biết những vi thể hành tinh này giống với các sao chổi ngày nay như 67P/Churyumov-Gerasimenko, có nguồn gốc từ Vành đai Kuiper, một vùng hình bánh rán gồm các vật thể băng giá bên ngoài quỹ đạo của Sao Hải Vương.
Có liên quan: Hệ mặt trời kết thúc ở đâu?
Không giống như những hành tinh băng khổng lồ được cho là giàu nước, một phần đáng kể của các vật thể giống vi thể hành tinh này lại giàu nước. carbon. Vậy “làm thế nào một gã khổng lồ băng có thể được hình thành từ những khối xây dựng nghèo băng?” Anh ấy nói Uri Malamudtác giả chính của nghiên cứu và là nhà khoa học hành tinh tại Viện Công nghệ Technion-Israel.
Để giải quyết nghịch lý rõ ràng này, Malamud và các đồng nghiệp của ông đã xây dựng hàng trăm nghìn mô hình bên trong của Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương. Thuật toán mà họ sử dụng “bắt đầu bằng cách kết hợp kết cấu phù hợp với bề mặt hành tinh và dần dần đi đến điểm trung tâm của hành tinh”. Họ xem xét một số hóa chất, bao gồm sắt, nước và metan, những thành phần chính của khí đốt tự nhiên. Sau đó, họ cố gắng xác định mô hình nào giống với những hành tinh băng khổng lồ thực tế nhất về các đặc điểm như bán kính và khối lượng.
Trong số các mô hình khác nhau mà họ xây dựng, các nhà thiên văn học nhận thấy rằng những mô hình chứa khí mê-tan phù hợp với tiêu chí của họ, trong đó khí mê-tan – ở dạng rắn hoặc dưới áp suất, ở trạng thái mềm – tạo thành một lớp dày giữa lớp vỏ hydro và heli và lớp nước. Trong một số mô hình, khí mê-tan chiếm 10% khối lượng hành tinh.
Nhóm đã đăng kết quả chưa được bình duyệt của họ trên máy chủ in sẵn arXiv Tháng Ba.
Khí mê-tan này nắm giữ chìa khóa để giải quyết nghịch lý băng. Các nhà nghiên cứu cho biết băng có thể hình thành khi hydro ở các hành tinh đang phát triển phản ứng hóa học với carbon ở các hành tinh trẻ tích tụ trên các hành tinh. Những phản ứng như vậy xảy ra dưới nhiệt độ cực cao và áp suất cực cao, gấp hàng triệu lần áp suất không khí mà chúng ta trải qua trên Trái đất. Đây chính xác là những điều kiện mà các nhà khoa học tin rằng đã tồn tại trên các hành tinh đang phát triển.
Malamud cho biết những phát hiện này có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc hơn về những hành tinh chưa được hiểu rõ này, mặc dù việc xác minh liệu chúng có thực sự giàu khí mê-tan hay không sẽ rất khó khăn. Đây sẽ là mục tiêu của một trong nhiều mục tiêu Nhiệm vụ đề xuất Từ NASA và các cơ quan không gian khác nhằm mục đích khám phá Sao Thiên Vương.