Gli astronomi che stanno esaminando più da vicino Urano credono che potrebbe essere pieno di molto più metano di quanto pensassimo in precedenza. Urano e Nettuno sono spesso definiti giganti di ghiaccio, con gli scienziati che credono siano composti principalmente da materiali ghiacciati come acqua, metano e ammoniaca, circondando un nucleo roccioso caldo.
Una delle ragioni per cui gli astrofisici credono che sia così è perché la regione in cui si sono formati probabilmente era ricca dei componenti necessari, da qui l’aspettativa di molta acqua e ghiaccio. I primi modelli di Urano e Nettuno sono stati costruiti sulla base dell’ipotesi che si siano formati nelle parti esterne di una primitiva nebulosa proto-planetaria, dove le abbondanze degli elementi erano considerate solari.
Questo spiega il nuovo articolo, che non è ancora stato sottoposto a revisione tra pari. Pertanto, assumendo l’equilibrio chimico, gli studi precedenti hanno utilizzato calcoli delle abbondanze molecolari relative attese per valutare la composizione potenziale dei pianeti formati in questa regione.
Urano non ha ricevuto molto amore dalla NASA ed è stato visitato solo una volta da una sonda, Voyager 2. Quella stessa sonda si è poi diretta verso Nettuno, fornendo osservazioni molto migliori dei pianeti rispetto a quanto consentano i telescopi terrestri e spaziali vicino alla Terra.
Quando i modelli di Urano e Nettuno sono stati confrontati con le nostre limitate osservazioni dei pianeti, si è scoperto che erano coerenti con ciò che abbiamo visto da vicino. Anche se questo potrebbe sembrare la chiusura del caso sulla composizione dei pianeti, c’era comunque un piccolo mistero astronomico da risolvere.
Gli oggetti nella fascia di Kuiper sono ricchi di materiali refrattari organici e relativamente poveri d’acqua, suggerendo che i pianeti dovrebbero contenere più materiali refrattari che materiali formati da ghiaccio. Allora, perché i modelli precedenti corrispondono a ciò che osserviamo?
Secondo il team, ci possono essere solo due opzioni: i blocchi di costruzione poveri di ghiaccio possono portare attraverso alcuni processi a un pianeta ricco di ghiaccio, oppure è necessario un nuovo modello, con i pianeti che hanno un interno più roccioso di quanto pensassimo.
Il team ha generato centinaia di migliaia di modelli dei pianeti, variando le composizioni chimiche nelle condizioni iniziali fino a quando sono emersi pianeti simili in massa e struttura a Urano e Nettuno. Hanno scoperto che i modelli che si adattavano meglio avevano un interno contenente almeno il 10 percento di metano, e oltre il 20 percento nei modelli che hanno anche una grande frazione di massa di acqua/roccia.
In questi modelli, il metano potrebbe essere più abbondante dell’acqua negli interni dei pianeti. Questo è un problema perché il CH4 non è certamente così prevalente nel sistema solare contemporaneo, ed è normalmente una frazione molto piccola rispetto all’acqua, ha scritto il team.
Suggeriamo che i materiali refrattari ricchi di organici siano sufficientemente abbondanti nei planetesimi dell’esterno del sistema solare per guidare reazioni chimiche nelle atmosfere di Urano e Nettuno, che, durante la fase di crescita del pianeta, potrebbero produrre il metano richiesto.
Lo spesso strato di metano si è probabilmente formato in reazioni chimiche che si sono verificate quando i planetesimi ricchi di carbonio sono entrati in collisione con il pianeta in crescita, e il carbonio ha reagito sotto intensa pressione e calore con l’idrogeno.
Il modello andrebbe in qualche modo a spiegare come si sia formato un pianeta ricco di ghiaccio in un’area del nostro sistema solare piena di oggetti poveri d’acqua. Anche se questi modelli possono adattarsi, abbiamo bisogno di più osservazioni dei giganti per apprendere sulla loro composizione.
In breve, dovremo esaminare più da vicino Urano. L’articolo è pubblicato su arXiv.
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