天王星と海王星は私たちが思ったように作られていない、新しい研究のヒント

天文学者たちは、長い間氷巨人天王星と海王星に凍った水が豊富であると信じてきました。しかし、新しい研究によると、ここには膨大な量のメタン氷があるかもしれません。

この発見は、これらの氷の世界がどのように形成されたかについての謎を解くのに役立ちます。

たくさん天王星そしてネプチューンまだ知られていません。この巨大な氷の惑星には、1980年代にその惑星を通過した宇宙船の訪問者がたった一人でした。ボイジャー2号（Voyager 2）でした。その結果、科学者たちは氷の巨人の構成について薄暗い考えを持っています。例えば、かなりの量の酸素、炭素及び水素が含まれる。

天王星と海王星の構成要素の詳細については、天文学者はボイジャー2号と地球望遠鏡によって測定された物理的特性と一致するモデルを考案しました。多くのモデルでは、惑星に薄い水素とヘリウムシェルがあると仮定しています。圧縮された超イオン水の下の層アンモニア; そして中央の岩石コア。（水は彼らに「氷巨人」というタグを付けます。）いくつかの推定によると、天王星と海王星はそれぞれ氷を持っているかもしれません。水の量は50,000倍地球の海で。

しかし、新しい研究の著者は、これらのモデルは、氷の巨人が形成される方法を無視していると述べています。天王星と海王星は、若い太陽を囲んでいるほこりの雲から合わさり、未惑星体と呼ばれる物体を恥ずかしく食べたり、蓄積しました。研究チームは、これらの惑星は、海王星の軌道を越えたドーナツのような氷の塊の領域であるKuiper Beltに由来する67P / Churyumov-Gerasimenkoのような現在の彗星に似ていると述べています。

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天王星はぼやけたメタンでいっぱいになることがありますが、軌道線ミッションを通してのみこれを確認できます。（画像ソース：NASA）

しかし、水が豊富であると推定される氷の巨人とは異なり、この小惑星のような物体のかなりの部分は水が豊富です。カーボン。それでは、「氷のないビルディングブロックで氷の巨人を形成することはどのように可能ですか？」言った私たちのマラマド研究の主な著者であり、Technion – Israel Institute of Technologyの惑星科学者です。

この明白なパラドックスを解決するために、Malamudと彼の共著者は、天王星と海王星の内部モデルの数十万を作成しました。彼らが使用したアルゴリズムは、「惑星の表面に適した構成を一致させ始め、徐々に惑星の中心点に深く入ります。」彼らは天然ガスの主成分である鉄、水、メタンを含むいくつかの化学物質を考慮しました。その後、彼らは、半径や質量などの特性から実際の氷の巨人に最も似たモデルを決定しようとしました。

天文学者たちは、彼らが作ったさまざまなモデルの中で、メタンを持つモデルが彼らの基準に適していることを発見しました。メタンは、固い塊であるか、圧力に応じて曇った状態で水素 – ヘリウムエンベロープと水の間に厚い層を形成します。フロア。一部のモデルでは、メタンは地球の質量の10％を占めました。

チームはまだ同僚のレビューを行っていない結果をプレプリントサーバーに公開しました。 arXiv 3月に。

このメタンは氷のパラドックスを解決する鍵を握っています。研究者らは、成長する惑星の水素が、惑星が蓄積した未惑星の炭素と化学的に反応して氷が形成された可能性があると述べた。これらの反応は、我々が地球で経験する気圧の数百万倍に達する高温と超高圧で発生します。これは科学者が開発中の惑星に存在すると考える正確な条件です。

今回の発見は、実際にメタンが豊富であることを検証するのが難しい場合でも、ほとんど理解されていないこの惑星についてのより大きな洞察を提供できるとMalamudは言います。いろんな人のひとつの目標になります提案されたミッション天王星探査を目指すNASAや他の宇宙機関の情報です。

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