اورانوس و نپتون احتمالا میزبان اقیانوس‌های عظیم آبی در اعماق خود هستند

تقریبا ۴۰ سال پیش بشر با استفاده از فضاپیمای وویجر ۲ از سیاره‌های اورانوس و نپتون بازدید کرد. در آن زمان، دانشمندان میدان‌های مغناطیسی عجیب و بی‌سابقه‌‌ای را در این دو سیاره اندازه‌گیری کردند که براساس پژوهشی جدید، در مورد اورانوس احتمالا ناهنجاری‌های مقطعی در زمان بازدید از آن بود. اما اکنون مطالعه‌ای دیگر نشان می‌دهد که عجیب‌بودن میدان مغناطیسی این سیاره ممکن است به خاطر وجود اقیانوس‌های زیر جو آن باشد.

سیاره‌های غول‌پیکر می‌توانند دارای لایه‌های گازی بیرونی، لایه‌ی مایع زیرین و در نهایت یک هسته‌ی جامد مرکزی باشند. بورکهارد میلیتزر از دانشگاه کالیفرنیا برکلی مدلی کامپیوتری را برای توصیف میدان مغناطیسی ساخته است که نشان می‌دهد زیر جو سیاره‌ها، آب، متان و آمونیاک وجود دارد.

فشارهای زیر جو بالا است و باعث ایجاد دو لایه‌ی مجزا می‌شود: در قسمت زیرین لایه‌ای از هیدروکربن‌های روغنی و آمونیاک قرار دارد که بخشی از هیدروژن خود را از دست داده‌اند و در قسمت بالا آب و هیدروژن قرار دارند. براساس مدل‌ها، اورانوس هسته‌ای سنگی هم‌اندازه با عطارد دارد که با یک لایه‌‌ی ضخیم ۸۰۰۰ کیلومتری غنی از هیدروکربن احاطه شده است. بالای آن، لایه‌ای تقریبا با همان ضخامت قرار دارد که از آب تشکیل شده است و در فوقانی‌ترین لایه‌ هم جوی با ضخامت ۵۰۰۰ کیلومتر وجود دارد.

نپتون از نظر اندازه شبیه اورانوس است؛ اما دقیقا نسخه‌ی دوقلوی آن به شمار نمی‌رود، بلکه پرجرم‌تر و در عین‌حال کوچک‌تر است. مدل میلیتزر، جوی نازک‌تر و هسته‌ای بزرگ‌تر (تقریبا هم‌اندازه با مریخ) را برای نپتون نشان می‌دهد؛ اما هر دو سیاره‌ی اورانوس و نپتون دارای لایه‌های یکسانی از آب و هیدروکربن هستند. میلیتزر در بیانیه‌ای می‌گوید:

حالا نظریه‌ی خوبی داریم که نشان می‌دهد چرا اورانوس و نپتون میدان‌های متفاوتی دارند که در عین حال بسیار متفاوت با سیاره‌هایی مثل زمین، مشتری و زحل هستند. این اطلاعات را قبلا نمی‌دانستیم. رفتارشان مانند آب و روغن است با این تفاوت که روغن زیر قرار می‌گیرد زیرا هیدروژن خود را از دست داده است.

براساس اندازه‌گیری‌های وویجر ۲، میدان‌های مغناطیسی اورانوس و نپتون نامنظم هستند و تفاوت زیادی با میدان شمال جنوبی زمین دارند. از دید میلیتزر، علت این مسئله را می‌توان در نبود همرفت در این دو دنیا پیدا کرد. لایه‌ی هیدروکربنی به شکل ثابت و تقریبا مانند یک پلیمر پلاستیکی قرار گرفته است، بنابراین امکان همرفت را فراهم نمی‌کند. میلیتزر در ادامه توضیح می‌دهد:

فکر می‌کنیم اقیانوسی در کار باشد که هیدروژن با آن ترکیب شده و رسانایی بالایی دارد که برای میدان مغناطیسی ضروری است.

با این‌حال اقیانوس یادشده دارای فشاری ۶۰ هزار برابر فشار سطح زمین است بنابراین ممکن است مانند یک شاره ابربحرانی (ترکیبی از گاز و مایع) عمل کند تا اینکه به آب روی زمین شبیه باشد. این آب مانند روغن و آب از لایه‌ی غنی از کربن در زیر که اقیانوس را هسته‌ی سیاره جدا می‌کند، متمایز می‌شود.

قبلا دانشمندان فکر می‌کردند فضای داخلی اورانوس و نپتونی درهم‌آمیخته‌تر باشند. میلیتزر می‌گوید، نکته‌ی جدید این است که آب از کربن جدا می‌شود؛ اما ممکن است اورانوس و نپتون به خاطر فاصله‌شان از خورشید با هیدروژن کمتری نسبت به مشتری و زحل شکل گرفته باشند.

لایه‌ی آبی، عامل تولید میدان‌های مغناطیسی نامنظم دو سیاره اورانوس و نپتون است. فرضیه‌ی دکتر میلیتزر می‌تواند تفاوت کلیدی بین مشتری و زحل و اورانوس و نپتون را توضیح دهد. بخش زیادی از مشتری و زحل را هیدروژن تشکیل می‌دهد. اولین گام برای درک منظومه شمسی تفاوت بین غول‌های گازی و سیاره‌های سنگی بود. سپس به تفاوت غول‌های هیدروژنی و غول‌های یخی می‌رسیم.

یافته‌ی فوق می‌تواند داده‌هایی خوبی را برای بازگشت به اورانوس در دهه‌ی آینده فراهم کند. فضاپیمای مداری اورانوس می‌تواند حامل ابزارهایی برای اندازه‌گیری فضای داخلی و میدان مغناطیسی اورانوس باشد که قادرند ساختار داخلی و میدان‌ مغناطیسی اورانوس را اندازه‌گیری کنند و به وجود لایه‌ی آبی در این سیاره پی ببرند.