Když se řekne Uran a Neptun, většina z nás si představí vzdálené, chladné a možná i poněkud nudné planety. Ale za jejich zeleno-modrým závojem se může skrývat fascinující tajemství, která mění naše představy o fungování těchto světů. Nejnovější vědecké výzkumy naznačují, že pod hustými atmosférami těchto planetárních obrů se mohou nacházet masivní oceány – ovšem zdaleka ne takové, jaké známe ze Země.
První stopu přinesla mise Voyager 2 v 80. letech, která při průletu kolem těchto planet zaznamenala zvláštní magnetická pole. Na rozdíl od Země nebo Jupiteru, jejichž magnetická pole mají jasně vymezené severní a jižní póly, jsou magnetická pole Uranu a Neptunu vychýlená, nebipolární a chaotická. Proč? Vědci dlouho spekulovali o možném vlivu obří kolize, ale když se podobná anomálie objevila u obou planet, posunulo se hledání odpovědi jiným směrem.
Až 8000 km tlustá vrstva vody
Uran a Neptun se od ostatních plynných obrů sluneční soustavy liší nejen svou velikostí, ale i složením. Zatímco planety Jupiter a Saturn jsou tvořeny převážně vodíkem, Uran a Neptun obsahují velké množství těžších prvků, jako je kyslík, uhlík či dusík.
Studie primárně stojí na simulaci atomů za extrémních podmínek pomocí strojového učení. Právě počítačové simulace naznačily, že tyto prvky jsou v nitru planet uspořádány do vrstev. Mezi atmosférou a jádrem by tak mohla být vrstva „vody“ o tloušťce až 8 000 kilometrů.
Zmíněná vrstva vody se nachází pod obrovským tlakem, zhruba 60 000krát větším, než jaký zažíváme na zemském povrchu. Takové podmínky mění fyzikální vlastnosti vody, a ta se stává takzvanou superkritickou kapalinou – zjednodušeně řečeno jde o něco mezi kapalinou a plynem s unikátními vlastnostmi. Tato látka skvěle vede elektrický proud a pravděpodobně se podílí na vzniku neobvyklých magnetických polí těchto planet.
Další fascinující objev spočívá v tom, že pod vrstvou vody se nachází další, podobně silná vrstva bohatá na uhlovodíky. Obě vrstvy jsou kvůli extrémním podmínkám zcela oddělené, podobně jako olej a voda. Tato stratifikace brání konvekci (proces přenosu tepla prostřednictvím pohybu hmoty), která je klíčová pro vznik pravidelných magnetických polí, a zřejmě vysvětluje chaotickou povahu těchto polí na Uranu a Neptunu.
Bude nutné to prozkoumat blíž
Přestože nás tyto objevy přibližují k pochopení fungování ledových obrů, potvrzení teorií bude vyžadovat další výzkum. NASA a další vesmírné agentury již zvažují mise k Uranu, které by mohly přinést další odpovědi. Plánovaná sonda by například mohla měřit vibrace planety, jež by odhalily její vnitřní strukturu. K Uranu a jeho měsícům bychom se mohli vydat již v roce 2040.
Studium Uranu a Neptunu má význam nejen pro pochopení sluneční soustavy, ale i pro hledání života jinde ve vesmíru. Planety podobné těmto ledovým obrům jsou totiž v naší galaxii nejběžnějším typem, takže jejich podrobný výzkum může být klíčem k poznání formování a vývoje planetárních systémů.
Planety Uran a Neptun byly poměrně dlouho vnímány jako méně zajímavé objekty naší sluneční soustavy. Díky novým studiím a technologiím nyní tušíme, že tyto vzdálené světy skrývají mnoho tajemství. Jejich objevování přináší fascinující příběhy, takže je možná načase, aby se „zapomenutí“ ledoví obři stali hvězdami astronomického výzkumu.
Zatím je to jen simulace
Jedním z hlavních nedostatků této studie je skutečnost, že její závěry jsou založené výhradně na počítačových simulacích a nikoli na přímých pozorováních. Ačkoliv moderní simulace umožňují modelovat složité procesy uvnitř planet, výsledky stále závisí na přesnosti vstupních dat a předpokladech, které nemusejí odpovídat realitě.
Například klíčový prvek teorie v podobě oddělené vrstvy vody a uhlovodíků je výsledkem simulace chování atomů za extrémních podmínek, které se v laboratoři jen obtížně replikují. Bez experimentálního ověření nebo dat z budoucích misí zůstává tato hypotéza ve sféře teoretických možností.
Zásadní je také absence aktuálních měření a detailních dat o složení a struktuře Uranu a Neptunu. Poslední průzkum těchto planet proběhl před více než 35 lety během průletů sondy Voyager 2. Od té doby nemáme k dispozici přímé informace o jejich atmosféře, magnetickém poli ani vnitřní stavbě. Hypotéza o masivních vrstvách vody tak nemůže být potvrzena bez nové mise, která bude přímo analyzovat magnetické pole, vibrace a složení těchto planet.
Výsledky vědeckého bádání byly publikovány 25. listopadu v odborném časopise Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Toto periodikum publikuje výsledky studií, recenze a přehledové články ze širokého spektra oborů, včetně biologie, fyziky, chemie, sociálních věd a dalších. Přísné recenzní řízení klade důraz na to, aby publikované studie přinášely nové poznatky nebo zásadní přínosy pro daný obor.
Zdroje: pnas.org, nytimes.com, in.mashable.com, space.com,