غولهای یخی: اورانوس و نپتون
غولهای بیرونی غنی از مواد فرار، کوچکتر و سردتر از مشتری و زحل، با انحراف محوری شدید و میدانهای مغناطیسی عجیب و غریب.
Definition
غولهای یخی سیاراتی هستند که به جای هیدروژن و هلیوم، تحت سلطه یخهای فرار سنگینتر مانند آب، آمونیاک و متان قرار دارند؛ در منظومه شمسی اینها اورانوس و نپتون هستند.
Scope
این موضوع اورانوس و نپتون را پوشش میدهد: ترکیبات اصلی آنها که تحت سلطه یخهای آب، آمونیاک و متان بر روی سنگ است؛ ساختار داخلی آنها و حالتهای عجیب ماده مانند آب فوق یونی که در آنها پیشنهاد شده است؛ اتمسفر، بادها و آب و هوای آنها؛ و میدانهای مغناطیسی بسیار کج، جابجا شده و غیر دوقطبی آنها. همچنین به انحراف محوری شدید اورانوس و گرمای داخلی غیرعادی نپتون، و این واقعیت که هر دو تنها یک بار توسط وویجر ۲ بازدید شدهاند، اشاره میکند.
Core questions
- ساختار داخلی و ترکیب غولهای یخی چیست؟
- چرا میدانهای مغناطیسی آنها به شدت کج، جابجا شده و غیر دوقطبی هستند؟
- چرا نپتون گرمای داخلی قوی دارد در حالی که اورانوس تقریباً از نظر حرارتی متعادل به نظر میرسد؟
- چگونه اورانوس به پهلو کج شد؟
Key theories
- فضای داخلی تحت سلطه یخ
- تصور میشود غولهای یخی از یک لایه سیال عمیق، داغ و رسانای الکتریکی از آب، آمونیاک و متان بر روی یک هسته سنگی، در زیر یک اتمسفر هیدروژن-هلیوم تشکیل شدهاند که آنها را از غولهای گازی متمایز میکند.
- دیناموی پوسته نازک
- همرفت محدود به یک لایه رسانای خارجی نسبتاً نازک میتواند میدانهای مغناطیسی بسیار کج، جابجا شده و چندقطبی مشاهده شده در اورانوس و نپتون را تولید کند.
Mechanisms
در زیر اتمسفر خود، غولهای یخی میزبان سیالی متراکم از آب و سایر یخها هستند که تحت فشار رسانای الکتریکی میشود؛ تصور میشود همرفت در یک پوسته محدود از این لایه، هندسه مغناطیسی غیرعادی آنها را تولید میکند. فضای داخلی ممکن است میزبان آب فوق یونی باشد، که در آن اکسیژن یک شبکه جامد را تشکیل میدهد در حالی که هیدروژن آزادانه جریان دارد.
Clinical relevance
غولهای یخی نماینده یک رده سیارهای هستند که به خوبی کاوش نشدهاند، با این حال ممکن است رایجترین نوع سیاره در کهکشان باشند، که اورانوس و نپتون را به مراجع کلیدی برای تفسیر سیارات فراخورشیدی با جرم نپتون تبدیل میکند.
History
اورانوس در سال ۱۷۸۱ توسط ویلیام هرشل با تلسکوپ کشف شد و نپتون از اختلالات مداری پیشبینی شد و در سال ۱۸۴۶ یافت شد. تقریباً تمام دانش دقیق هر دو سیاره از تنها پروازهای وویجر ۲ در سالهای ۱۹۸۶ و ۱۹۸۹ به دست آمده است، که میدانهای مغناطیسی جابجا شده، حلقههای کمنور و قمرهای اصلی آنها را آشکار کرد و انگیزهای برای پیشنهاد مأموریتهای اختصاصی آینده شد.
Debates
- غولهای یخی چقدر یخی هستند؟
- نسبتهای دقیق یخ، سنگ و گاز در داخل اورانوس و نپتون، و اینکه آیا فضای داخلی آنها لایهبندی شده یا مخلوط است، با دادههای محدود وویجر به خوبی مشخص نشده است.
Key figures
- Heidi Hammel
- Mark Hofstadter
- Tristan Guillot
- Jonathan Fortney
Related topics
Seminal works
- guillot2005
- hofstadter2019
Frequently asked questions
- چرا اورانوس به پهلو کج شده است؟
- محور چرخش اورانوس تقریباً ۹۸ درجه کج شده است، بنابراین اساساً در طول مدار خود میغلتد؛ توضیح اصلی یک یا چند برخورد غولپیکر در اوایل تاریخ آن است.
- آیا هیچ فضاپیمایی از اورانوس و نپتون بازدید کرده است؟
- فقط یکی، وویجر ۲، که در سال ۱۹۸۶ از کنار اورانوس و در سال ۱۹۸۹ از کنار نپتون پرواز کرد؛ هنوز هیچ مدارگردی به هیچ یک از این سیارات فرستاده نشده است.