Lehet, hogy a jégóriásaink kőzetóriások

A Naprendszer négy óriásbolygója közül a két belsőbb, a jórészt héliumból és hidrogénből álló Jupiter és a Szaturnusz gázóriás, a külsőbb pályát bejáró Uránusz és Neptunusz pedig úgynevezett jégóriás. Ez az elnevezés kissé megtévesztő lehet, és némi magyarázatra szorul.

A név azt sugallja, hogy e bolygókban a légkör alatt, és az egészen apró kőzetmag felett szó szerint szilárd halmazállapotú jég található, a helyzet azonban nagyon távol áll ettől. A jég itt mindössze arra utal, hogy a Naprendszer kialakulásakor ezek az óriásbolygók a protoplanetáris korong azon régiójában jöttek létre, ahol – a Naptól kellő távolságban – már valóban képes volt megszilárdulni számos illó anyag.

Valójában a bolygók légköre alatt mind a nyomás, mind a hőmérséklet már olyan magas, hogy a „jegek” nem lehetnek szilárd halmazállapotúak. E bolygókban szuperkritikussá válik az anyag, ez pedig azt jelenti, hogy számos tulajdonságában gáz jellegű, de számos másban viszont folyadék. Átvitt értelemben egy elektromosan vezetőképes, mágneses hatású, sűrűn kavargó levesként is elképzelhetjük ezt a szuperkritikus részt e bolygókban.

A Zürichi Egyetem szakembere vezette kutatócsoport nemrégiben az Astronomy & Astrophysics  folyóiratban mutatta be új, modellezésen alapuló elméletét. Amit e két bolygóról tudunk, az egészen korlátozott megfigyelésekből levont következtetések gyűjteménye.

Sok esetben vagyunk bizonytalanok, néha egymásnak ellentmondó elméletek születnek – ennek egyszerűen az az oka, hogy a technikánk egyelőre nem tudott mindenre kiterjedő, teljes körű információt nyújtani. A kutatók most azt igyekeztek megérteni, mik is azok a lehetőségek, amiket ki tudunk egyáltalán következtetni a már meglévő adatainkból, mik azok, amik még beférnek a tudásunk korlátai közé.

Eddig kétféle módon igyekeztünk kideríteni, mi lehet az Uránusz és a Neptunusz belsejében. Az egyik módszer szerint elképzelünk egy lehetséges belső felépítést, majd kiszámoljuk, hogy az mennyire működőképes a fizikai törvények alapján. A másik módszer a mért adatokból indul ki, ezekből viszont gyakran olyan belső modellek születnek, amelyek fizikailag nehezen értelmezhetők.

A kutatók most egy harmadik megközelítést próbáltak ki: rengeteg elképzelhető, véletlenszerű belső felépítést hoztak létre modellezéssel, majd kiszűrték közülük azokat, amelyek biztosan hibásak – például nem egyeztek a bolygók ismert tömegével vagy gravitációs tulajdonságaival. Vagyis nem azt próbálták megmondani, mi van biztosan a bolygók belsejében, hanem azt gyűjtötték össze, mi minden lehet ott a jelenlegi adataink alapján.

Ez a modellezés azt mutatta meg, hogy mindkét jégóriás esetében kérdéses, hogy vízben, vagy kőzetekben gazdag-e a belsejük: a számítások mindegyiknek lehetőséget adtak.

Az eredmények emellett a bolygók fura mágneses teréről is árulkodtak. Míg itthon, a Földön egyszerű, egyértelmű északi és déli pólussal rendelkező mágneses tér van, addig e bolygóké komplex, és több mágneses pólussal is rendelkeznek. A kutatók modelljei szerint mindkét bolygó belsejében van egy ionos állapotban lévő, elektromos vezetőként viselkedő vízréteg, amely képes dinamóként működni.

Az Uránuszban e réteg mélyebben fekszik, mint a Neptunusz esetében – ez az eltérés pedig a két bolygó mágnessége közti különbségekkel is egybecseng. Emellett a mágnesség ezen magyarázata független attól, hogy jég vagy kőzet dominálja-e a két bolygó belsejét.

A modellezés eredményétől látszólag nem lettünk okosabbak, valójában viszont igen. Eddig mért adataink alapján nem lehet egyértelműen eldönteni, mely állapot uralhatja e bolygók belsejét, de megtudhattuk, hogy szemben a klasszikus elképzeléssel, bizony könnyen lehet kőzet is.

Ez azt jelenti, hogy érdemes ebben az irányban is gondolkodni, ha e bolygókkal kapcsolatosan szeretnénk valamit kiötleni. A megoldást egyértelműen az jelentené, ha küldhetnénk űrszondákat az Uránuszhoz és a Neptunuszhoz, amelyek ott helyben végeznének pontos méréseket.

Fontos megjegyezni, hogy arról sincs teljes körű tudásunk, hogy miként viselkednek a különféle anyagok a bolygók belsejének extrém viszonyai közepette. Ismét csak az adathiányra kell hárítani a „felelősséget”: nincsenek olyan laboratóriumi lehetőségeink, amelyekkel tartósan megfigyelhető volna az anyag ilyen extrém helyzetekben. Így viszont nagyobb abban is a bizonytalanság, hogy mi van e két bolygó láthatatlan belsejében.