يقدم بحث جديد من جامعة كاليفورنيا، بيركلي، منظورا جديدا حول تكوين كوكبي أورانوس ونبتون، اللذين لطالما اعتبرا من أعمق الألغاز في نظامنا الشمسي. البحث يكشف عن هيكل داخلي للكوكبين يتكون من طبقات مائية وهيدروكربونية، وهو ما يساعد في تفسير الحقول المغناطيسية الغريبة لهذه الكواكب.

أسرار أورانوس ونبتون

هل هناك أمطار ماسية؟ هل المياه فائقة الأيونية؟ هذه مجرد بعض الأفكار التي اقترحها العلماء لمحاولة تفسير ما يختبئ تحت الغلاف الجوي الكثيف المكون من الهيدروجين والهيليوم لكوكبي أورانوس ونبتون، وهما من عمالقة الجليد في نظامنا الشمسي. ومع ذلك، يقدم الباحث من جامعة كاليفورنيا، بيركلي، نظرية جديدة حول تكوين هذين الكوكبين.

اكتشافات جديدة حول تكوين كوكبي أورانوس ونبتون

تشير الأبحاث الجديدة إلى أن داخلي الكوكبين يتكون من طبقات متميزة، تشبه الزيت والماء، ولا تختلط مع بعضها البعض. هذه الطبقات تقدم تفسيرا مقنعا لحقولهم المغناطيسية الغريبة، حيث تتحدى النظرية الحالية حول تكوين هذين الكوكبين. في دراسة نُشرت في 25 نوفمبر في مجلة Proceedings of the National Academy of Sciences، اقترح الباحث بوركهارد ميليتزر أن هناك محيطا عميقا من الماء تحت طبقات السحب، يليه سائل مضغوط للغاية مكون من الكربون والنيتروجين والهيدروجين.

دور الطبقات الداخلية في تشكيل الحقول المغناطيسية

هذه الطبقات غير القابلة للاختلاط تفسر سبب عدم وجود حقول مغناطيسية قطبية في أورانوس ونبتون مثل الأرض. كان هذا اكتشافا مفاجئا قامت به مهمة فوياجر 2 في أواخر الثمانينيات. يقول ميليتزر: "الآن لدينا نظرية جيدة حول سبب اختلاف الحقول المغناطيسية في أورانوس ونبتون عن الأرض والمشتري وزحل."

التحليل باستخدام المحاكاة الحاسوبية

من خلال محاكاة حاسوبية باستخدام التعلم الآلي، تمكن ميليتزر من نمذجة سلوك 540 ذرة، مما سمح له باكتشاف أن الطبقات تتشكل بشكل طبيعي تحت درجات الحرارة والضغوط العالية في داخل الكواكب. كشف هذا الاكتشاف عن وجود طبقات غنية بالماء وأخرى غنية بالكربون، حيث تظل الطبقة الثقيلة في الأسفل، مما يمنع الحركة الحملية (convection) التي تخلق الحقول المغناطيسية المنتظمة.

الحقل المغناطيسي وكثافة الجاذبية

عند محاكاة الجاذبية التي تنتجها أورانوس ونبتون، تبين أن الحقول المغناطيسية تتوافق بشكل كبير مع تلك التي قيستها مهمة فوياجر 2 منذ حوالي 40 عامًا. هذه المحاكاة تدعم الفرضية القائلة بوجود طبقات غير قابلة للاختلاط تؤثر على الحقل المغناطيسي لهذه الكواكب.

مقارنة بين أورانوس ونبتون

على الرغم من أن نبتون أكبر من أورانوس في الكتلة، فإنه أصغر في القطر وله غلاف جوي أرق، لكن كلا الكوكبين يحتويان على طبقات غنية بالماء وأخرى غنية بالهيدروكربونات بسمك مشابه. تشير التوقعات إلى أن قلب كل من الكوكبين صخري، ويشبه قلب نبتون في حجمه قلب المريخ، بينما قلب أورانوس يشبه قلب عطارد.

البحث المستقبلي والتحقق من النتائج

يأمل ميليتزر في التعاون مع زملائه لاختبار هذه الفرضيات من خلال تجارب مختبرية تحت درجات حرارة وضغوط عالية للتحقق من صحة تكوين الطبقات في السوائل التي تحتوي على النسب المعروفة من العناصر في النظام الشمسي البدائي. كما قد تؤكد مهمة مقترحة لناسا إلى أورانوس هذه النتائج إذا كان المسبار يحتوي على جهاز تصوير دوبلر لقياس اهتزازات الكوكب.

تفتح هذه الاكتشافات الباب لفهم أعمق للطبقات الداخلية لكوكبي أورانوس ونبتون، ما قد يكون له تأثير كبير على دراستنا للكواكب الجليدية في أنظمة النجوم الأخرى.