ยูเรนัสและเนปจูนอาจไม่ใช่ดาวเคราะห์น้ำแข็งยักษ์
ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยซูริคและ NCCR(National Centre of Competence in Research) PlanetS กำลังท้าทายความเข้าใจสภาพภายในของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะของเรา เมื่อบอกว่าองค์ประกอบของยูเรนัสและเนปจูน ซึ่งเป็นดาวเคราะห์สองดวงที่อยู่วงนอกสุด อาจจะเป็นหินมากขึ้นและมีน้ำแข็งน้อยกว่าที่เคยคิดไว้
โดยทั่วไป ดาวเคราะห์ในระบบของเราแบ่งได้เป็น 3 กลุ่มขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของพวกมัน ได้แก่ ดาวเคราะห์หิน(terrestrial rocky planets) 4 ดวงคือ ดาวพุธ, ศุกร์, โลกและอังคาร ตามมาด้วย ดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์(gas giants) สองดวงคือ ดาวพฤหัสฯ และดาวเสาร์ และสุดท้าย คือ ดาวเคราะห์น้ำแข็งยักษ์(ice giants) คือยูเรนัส และเนปจูน แม้ว่าโดยทางเทคนิคอาจจะเรียกว่าก๊าซยักษ์ แต่ทั้งสองดวงก็มีมีเธน, น้ำ และสารระเหยอื่นๆ มากกว่าสองดวงใหญ่ ซึ่งจากแรงดันภายในดาวเคราะห์ สารระเหยเหล่านี้น่าจะเป็นของแข็ง หรือ น้ำแข็ง
แต่จากงานวิจัยใหม่ที่ทำโดยทีมซูริค แท้จริงแล้ว ยูเรนัสและเนปจูนอาจจะเป็นหินมากกว่าน้ำแข็ง การศึกษาที่เผยแพร่ใน Astronomy & Astrophysics ไม่ได้อ้างว่าดาวเคราะห์สีฟ้าทั้งสองดวงจะเป็นหนึ่งในอีกสองแบบคือ อุดมด้วยน้ำ หรืออุดมด้วยหิน แต่การแปลผลนี้ยังสอดคล้องกับการค้นพบของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลและปฏิบัติการนิวฮอไรซันส์(New Horizons) ที่บ่งชี้ว่าดาวเคราะห์แคระ(dwarf planet) พลูโตนั้นมีองค์ประกอบที่อุดมด้วยหิน(เป็นหิน 70% และน้ำ 30% โดยมวล)
ยูเรนัสอาจเป็นดาวเคราะห์น้ำแข็งยักษ์(ซ้าย) หรือหินยักษ์(ขวา) ขึ้นอยู่กับสมมุติฐานในแบบจำลอง ภาพปก ยูเรนัสและเนปจูนจากกล้องอินฟราดใกล้(NIRCam) ของเวบบ์
ทีมพัฒนากระบวนการจำลองภายในยูเรนัสและเนปจูน การจำแนกเป็น(ดาวเคราะห์) น้ำแข็งยักษ์นั้นเป็นการด่วนตัดสินใจให้กับยูเรนัสและเนปจูนที่ยังคงไม่เป็นที่เข้าใจดีนัก Luca Morf นักศึกษาปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยซูริค และผู้เขียนนำการศึกษานี้ อธิบาย แบบจำลองที่มีพื้นฐานจากฟิสิกส์ก็หนักไปทางสันนิษฐาน ในขณะที่แบบจำลองจากการสำรวจก็เรียบง่ายเกินไป เราได้รวมความพยายามทั้งสองทางเพื่อให้ได้แบบจำลองสภาพภายใน ซึ่งทั้งไม่ลำเอียง และก็ยังสอดคล้องกับทางกายภาพด้วย
เพื่อทำเช่นนั้น พวกเขาเริ่มต้นด้วยคุณลักษณะความหนาแน่นแบบสุ่มให้กับสภาพภายในดาวเคราะห์ จากนั้นก็คำนวณสนามแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ จากจุดนี้ ก็ทราบอุณหภูมิและองค์ประกอบในแกนกลางและสร้างคุณลักษณะความหนาแน่นใหม่ขึ้นมา จากนั้น ก็ใส่ตัวแปรความหนาแน่นใหม่กลับเข้าไปในแบบจำลอง กระบวนการก็เกิดขึ้นซ้ำๆ เพื่อให้ได้ข้อสรุปที่สอดคล้องที่สุดระหว่างแบบจำลองกับข้อมูลการสำรวจ
ด้วยแบบจำลองใหม่ ทีมซูริคพบว่าได้สร้างคุณลักษณะแกนกลางที่เป็นไปได้ของยูเรนัสและเนปจูน 8 แบบ โดยสามในแปดมีอัตราส่วนหินต่อน้ำที่สูง นี่แสดงว่าองค์ประกอบภายในที่เป็นไปได้ของดาวเคราะห์ “น้ำแข็งยักษ์” ในระบบของเราไม่ได้จำกัดแค่เป็นน้ำแข็ง(น้ำ) อย่างที่เคยคิดกัน
มันเป็นสิ่งที่เราเคยเสนอขึ้นเมื่อ 15 ปีก่อน และตอนนี้ เราก็มีกรอบโครงที่แสดงได้ Ravit Helled ศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยซูริค และผู้ริเริ่มโครงการนี้ กล่าว องค์ประกอบภายในที่ได้ใหม่ยังแสดงว่าดาวเคราะห์ทั้งสองยังอาจอุดมไปด้วยน้ำ หรืออุดมไปด้วยหิน
การมีชั้นน้ำไอออนอาจอธิบายสภาพหลายขั้วแม่เหล็กได้
แกนกลางในแบบจำลองทั้งหมดมีพื้นที่การพา(convective regions) ซึ่งมีน้ำบริสุทธิ์ในสถานะไอออน เมื่ออุณหภูมิและความดันที่สุดขั้วทำให้โมเลกุลน้ำแตกออกกลายเป็น โปรตอน(H+) กับ ไฮดรอกไซด์ไอออน(OH-) ทีมคิดว่าชั้นแบบนี้อาจจะเป็นแหล่งของสนามแม่เหล็กหลายขั้วของดาวเคราะห์วงนอกทั้งสอง
ในขณะที่โลกมีขั้วแม่เหล็กเหนือและใต้อย่างชัดเจน สนามแม่เหล็กของยูเรนัสและเนปจูนกลับซับซ้อนมากกว่า มีขั้วแม่เหล็กมากกว่าสองขั้ว แบบจำลองของเรามีสิ่งที่เรียกว่า ชั้นน้ำไอออน(ionic water layer) ซึ่งเป็นไดนาโมแม่เหล็ก ซึ่งอธิบายสนามแม่เหล็กที่ไม่ใช่แค่สองขั้วอย่างที่สำรวจพบ เรายังพบว่าสนามแม่เหล็กของยูเรนัสมีกำเนิดอยู่ลึก, ใกล้กับแกนกลางมากกว่าสนามของเนปจูน Helled อธิบาย
ในขณะที่ผลสรุปใหม่ยังมีความคลาดเคลื่อนเหลืออยู่ แต่หนึ่งในปัญหาใหญ่ก็คือนักฟิสิกส์แทบไม่เข้าใจเลยว่าวัสดุสารมีพฤติกรรมภายในสภาวะที่มีแรงดันและอุณหภูมิที่สูงอย่างประหลาดที่พบในใจกลางดาวเคราะห์ อย่างไรบ้าง นี่อาจจะส่งผลกระทบต่อผลสรุปของเรา Morf กล่าว เขาวางแผนจะขยายแบบจำลองในอนาคต แม้ว่าจะมีความคลาดเคลื่อน แต่ผลสรุปใหม่ก็แผ้วถางลำดับเหตุการณ์องค์ประกอบภายในที่เป็นไปได้แบบใหม่ๆ ท้าทายข้อสันนิษฐานที่มีมานานและชักนำงานวิจัยวิทยาศาสตร์วัสดุในสภาวะบนดาวเคราะห์ในอนาคต
ทั้งยูเรนัสและเนปจูนอาจจะเป็นหินยักษ์ หรือน้ำแข็งยักษ์ ขึ้นอยู่กับการสันนิษฐานแบบจำลอง ข้อมูลปัจจุบันมีไม่เพียงพอที่จะแยกแยะระหว่างทั้งสองแบบ และเราจึงต้องการปฏิบัติการที่อุทิศให้กับยูเรนัสและเนปจูนซึ่งอาจจะเผยให้เห็นธรรมชาติที่แท้จริงของพวกมันได้ Helled กล่าวสรุป
แหล่งข่าว phys.org : Uranus and Neptune might be rock giants
sciencealert.com : Uranus and Neptune may not be “ice giants” after all, study suggests
livescience.com : Uranus and Neptune may be “rock giants” not “ice giants,” new model of their cores suggests
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2026 Blockdit
