Po čemu se razlikuju Uran i Neptun; istraživanje

Uran i Neptun su dva najudaljenija poznata velika planeta u našem Sunčevom sustavu. Oba se smatraju ledenim divovima i bitno se razlikuju od manjih stjenovitih planeta, kakav je Zemlja. Slične su mase i unutarnje kompozicije. Njihove vanjske atmosfere sastoje se od vodika, helija i metana, dok su njihovi plaštevi kombinacija vode, amonijaka i metana, a jezgre mješavina stijena i leda. Uran je nešto bljeđi od Neptuna i uglavnom nema oblaka. Atmosfera Neptuna ima tamnije trake od one na Neptunu, s prugama i ispupčenim bijelim oblacima, kao i "Velikom tamnom mrljom". No, postoje i značajnije razlike između ova dva planeta, a znanstvenici su htjeli saznati zašto.

AUTOR: EarthSky
OBJAVLJENO: 09.02.20 u 17:38
http://bit.ly/2tIswiF
Planete Uran i Neptun često smo skloni izjednačavati, gotovo kao da su blizanci. Gotovo su iste veličine – veći od Zemlje, ali manji od Jupitera ili Saturna – i oba su plavkaste ili plavkasto-zelene boje, s dubokom atmosferom i ledenom unutrašnjošću. No, iako su površinski slični, Uran i Neptun su zapravo jako različiti, više nego bi što većina ljudi pretpostavila. Premda njihove razlike još uvijek nisu u potpunosti objašnjene, čini se da su za njih ključne odrednice sudari s tijelima veličine planeta – koji su se dogodili u ranoj povijesti Sunčeva sustava.

Znanstvenici Nacionalnog centra za kompetencije u istraživanju PlanetS na Sveučilištu u Zürichu u Švicarskoj napravili su računalne simulacije kako bi istražili ulogu sudara u oblikovanju razlika između Urana i Neptuna. Rezultati su objavljeni 4. veljače 2020. godine, a prvi povezani istraživački rad objavljen je 22. studenog 2019. godine.

Uran i Neptun su dva najudaljenija poznata velika planeta u našem Sunčevom sustavu. Oba se smatraju ledenim divovima i bitno se razlikuju od manjih stjenovitih planeta, kakav je Zemlja. Slične su mase i unutarnje kompozicije. Njihove vanjske atmosfere sastoje se od vodika, helija i metana, dok su njihovi plaštevi kombinacija vode, amonijaka i metana, a jezgre mješavina stijena i leda.

Uran je nešto bljeđi od Neptuna i uglavnom nema oblaka. Atmosfera Neptuna ima tamnije trake od one na Neptunu, s prugama i ispupčenim bijelim oblacima, kao i "Velikom tamnom mrljom".

No, postoje i značajnije razlike između ova dva planeta, a znanstvenici su htjeli saznati zašto.

"Postoje i upečatljive razlike između ova dva planeta koja zahtijevaju objašnjenje", rekao je Christian Reinhardt, jedan od članova centra PlanetS.

Drugi član tima, Joachim Stadel, istaknuo je da se, za razliku od Neptuna, Zemlje i većine drugih planeta u Sunčevom sustavu, Uran ne okreće na osi koja leži gotovo okomito u odnosu na ravninu njegove orbite.

Zapravo, "Uran i njegovi pravilni sateliti nagnuti su za 97 stupnjeva u solarnu ravninu, a planet se rotira retrogradno u odnosu na Suncu", objasnio je Stadel.

Druga ključna razlika je u tom što veći Uranovi mjeseci imaju stabilne orbite koje su usklađene s nagibom planeta. No, Neptunov najveći mjesec, Triton, kruži oko planeta orbitom velikog nagiba.

Te razlike upućuju na to da su Uranovi sateliti nastali iz istog diska prašine i plina kao i sama planeta, dok je Triton nekada bio zaseban objekt koji je 'zarobila' Neptunova gravitacija.

Prema istraživačima, ove i druge razlike upućuju na različite vrste udara koji su davno utjecale na dva planeta.

Znanstvenici su napravili računalne simulacije da bi istražili niz različitih mogućih sudara oba planeta.

"Unatoč brojnim sličnostima, postoje značajne opažene razlike između Urana i Neptuna: dok je Uran nagnut i ima skup pravilnih satelita, Neptunovi sateliti nisu pravilni, nego je riječ o 'zarobljenim' objektima. Pored toga, čini se da Neptun ima unutarnji izvor topline, dok je Uran u ravnoteži sa solarnom izolacijom. Konačno, modeli struktura na temelju gravitacijskih podataka ukazuju na to da je Uran gušći u središtu od Neptuna. Izveli smo veliki skup simulacija da bismo istražili mogu li se te razlike objasniti velikim sudarima.

Otkrili smo da bi udar iskosa mogao nagnuti njegovi os vrtnje i izbaciti dovoljno materijala da bi stvorio disk iz kojeg bi se formirali pravilni sateliti. Neki od diskova su dovoljno masivni i prošireni i sastoje se od dovoljno stjenovitog materijala koji objašnjava nastanak pravilnih satelita Urana.

Za Neptun istražujemo može li direktan sudar izmiješati unutrašnjost... Otkrili smo da masivni i gusti projektili mogu prodrijeti prema središtu i nataložiti masu i energiju u duboku unutrašnjosti, zbog čega ona na Neptunu ima manju koncentraciju.

Zaključujemo da se dihotomija između ova dva ledena diva može objasniti žestokim sudarima nakon njihova nastanka", napisali su u radu.

"Često se pretpostavlja da su oba planeta nastala na sličan način", rekla je Alice Chau, još jedna od članica tima.

Međutim, ovi rezultati pokazuju da njihov nastanak – odnosno barem rane faze nastanka – nisu bile toliko slične kako se prije mislilo.

U jednom od scenarija nastanka, u kojem su planete počele nastajati na sličan način, njihove razlike objašnjavaju se sudarom s tijelom mase jedne do tri Zemlje. Da je to tijelo samo okrznulo Uran, unutrašnjost planeta ne bi bila pogođena, ali bi se planet ipak nagnuo.

Suprotno tome, da je Neptun imao direktan sudar, on bi utjecao na njegovu unutrašnjost, ali ne bi stvorio disk krhotina. To bi objasnilo zašto ovaj planet nema velike pravilne satelite. Veliki toplinski tok na Neptunu također ukazuje na to da se unutrašnjost promijenila zbog žestokog sudara.

Simulacije pokazuju kako dva planeta u početku vjerojatno bila mnogo sličnija, ali su ih promijenile različite vrste sudara.

"Jasno pokazujemo da sličan put nastanka ova dva planeta u ranim fazama može rezultirati dihotomijom koja se opaža u svojstvima ovih fascinantnih planeta", rekao je Ravit Helled, jedan od članova tima.

Rezultati ovog istraživanja pokazuju kako slučajni događaji – poput sudara planeta s drugim velikim tijelima u ranoj povijesti Sunčeva sustava – mogu imati presudan utjecaj na kasniju evoluciju planeta. Uran i Neptun su danas takvi kakvi jesu upravo zbog takvih događaja. Što bi bilo da nijedan od njih nije imao sudare? Što bi bilo da je Neptun bio samo okrznut, a ne Uran? Kakvi bi ovi planeti bili danas da su okolnosti bile drugačije? Ne znamo, ali veće znanje o njihovoj prošlosti pomoći će znanstvenicima da bolje razumiju nastanak ovih, ali i drugih vrsta planeta.

To znanje može se primijeniti i na proučavanje planeta u drugim solarnim sustavima.


- Izvor: EarthSky
Prevela: Ružica Ereš