天文学者たちは長い間、氷の巨人である天王星と海王星には凍った水が豊富にあると信じてきました。 しかし、新しい研究は、そこには大量のメタン氷も含まれている可能性があることを示唆しています。
この発見は、これらの氷の世界がどのように形成されたのかの謎を解くのに役立つ可能性がある。
たくさんのこと 天王星 そして ネプチューン それはまだ不明です。 これらの巨大な氷の世界を訪れたのは、1980 年代に飛行した宇宙船ボイジャー 2 号だけです。 その結果、科学者たちは氷の巨人の組成について漠然とした考えしか持っていません。たとえば、それらが大量の酸素、炭素、水素を含んでいるということです。
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天王星と海王星の組成についてさらに詳しく知るために、天文学者たちはボイジャー2号と地上の望遠鏡で測定された物理的特性と一致するモデルを作成しました。 多くのモデルは、惑星には水素とヘリウムの薄い殻が含まれていると想定しています。 超イオン加圧水のベース層 アンモニア; そして中央の岩のコア。 （水はそれらに「氷の巨人」のマークを与えるものです。）いくつかの推定では、天王星と海王星には、 水の5万倍 地球の海で。
しかし、新しい研究の著者らは、これらのモデルは氷の巨人が形成された方法を無視していると述べている。 天王星と海王星が若い太陽を取り囲む塵雲から合体したとき、それらは微惑星と呼ばれる物体を飲み込んだり、付着したりしました。 研究チームによると、これらの微惑星は67P/チュリュモフ・ゲラシメンコのような現在の彗星に似ており、海王星の軌道の外側にある氷天体のドーナツ状の領域であるカイパーベルトで発生する。
水が豊富であると考えられている氷の巨人とは異なり、これらの微惑星のような天体のかなりの部分は水が豊富です 炭素。 では、「氷に乏しい構成要素からどのようにして巨大な氷が形成されるのでしょうか?」 彼は言った ウリ・マラマッド、研究の筆頭著者であり、テクニオン・イスラエル工科大学の惑星科学者。
この明らかな矛盾を解決するために、マラマッドと彼の同僚は、天王星と海王星の内部の何十万ものモデルを構築しました。 彼らが使用したアルゴリズムは、「適切な組成を惑星の表面に一致させることから始まり、徐々に惑星の中心点に向かって進みます。」 彼らは、鉄、水、天然ガスの主成分であるメタンなど、いくつかの化学物質を検討しました。 次に、どのモデルが半径や質量などの特徴において実際の氷の巨人に最も似ているかを決定しようとしました。
天文学者らは、構築したさまざまなモデルの中で、メタンを含むモデルが基準に適合することを発見した。つまり、メタンは固体片か、圧力を受けて柔らかい状態で、水素とヘリウムの殻と水の層の間に厚い層を形成する。 一部のモデルでは、メタンが地球の質量の 10% を占めています。
チームは、まだ査読されていない結果をプレプリント サーバーに投稿しました。 arXiv 3月。
このメタンが氷のパラドックスを解く鍵を握っている。 研究者らは、成長中の惑星の水素が、惑星上に蓄積された若い惑星の炭素と化学反応して氷が形成された可能性があると述べた。 このような反応は、私たちが地球上で経験する気圧の何百万倍もの超高温と超高圧の下で起こります。 これらは、科学者たちが発展途上の惑星に存在すると信じているまさにその状態です。
マラマッド氏は、今回の発見により、これらのよく理解されていない惑星についてより大きな洞察が得られる可能性があるが、実際にメタンが豊富に存在するかどうかを検証するのは難しいだろうと述べた。 これはいくつかの目標のうちの 1 つの目標になります 提案されたミッション 天王星の探索を目指すNASAやその他の宇宙機関から。
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