얼음 거대 행성: 천왕성과 해왕성

목성과 토성보다 작고 차가운 휘발성 물질이 풍부한 외행성으로, 극심한 자전축 기울기와 이상하게 어긋난 자기장을 가지고 있습니다.

Definition

얼음 거대 행성은 수소와 헬륨보다는 물, 암모니아, 메탄과 같은 더 무거운 휘발성 얼음이 지배적인 행성입니다. 태양계에서는 천왕성과 해왕성이 이에 해당합니다.

Scope

이 주제는 천왕성과 해왕성을 다룹니다. 즉, 암석 위에 물, 암모니아, 메탄 얼음이 지배적인 그들의 전체 구성; 내부 구조와 그 안에 제안된 초이온수(superionic water)와 같은 이국적인 물질 상태; 대기, 바람, 날씨; 그리고 고도로 기울어지고 어긋나 있으며 비쌍극자적인 자기장 등을 다룹니다. 또한 천왕성의 극심한 자전축 기울기와 해왕성의 비정상적인 내부열, 그리고 둘 다 보이저 2호에 의해 단 한 번만 방문되었다는 사실도 언급합니다.

Core questions

• 얼음 거대 행성의 내부 구조와 구성은 무엇인가요?
• 왜 그들의 자기장은 강하게 기울어져 있고, 어긋나 있으며, 비쌍극자적인가요?
• 왜 해왕성은 강한 내부열을 가지고 있는 반면 천왕성은 거의 열 균형을 이루는 것처럼 보이나요?
• 천왕성은 어떻게 옆으로 기울어지게 되었나요?

Key theories

얼음이 지배적인 내부

얼음 거대 행성은 수소-헬륨 대기 아래에 암석 핵 위에 깊고 뜨거우며 전기 전도성 있는 물, 암모니아, 메탄 유체 층으로 구성되어 가스 거대 행성과 구별되는 것으로 생각됩니다.

얇은 껍질 다이나모

상대적으로 얇은 외부 전도성 층에 국한된 대류는 천왕성과 해왕성에서 관찰되는 고도로 기울어지고, 어긋나 있으며, 다극적인 자기장을 생성할 수 있습니다.

Mechanisms

얼음 거대 행성은 대기 아래에 물과 기타 얼음으로 이루어진 밀도 높은 유체를 품고 있으며, 이 유체는 압력 하에서 전기 전도성을 띠게 됩니다. 이 층의 제한된 껍질 내에서의 대류가 그들의 특이한 자기 기하학을 생성하는 것으로 생각됩니다. 내부는 산소가 고체 격자를 형성하고 수소가 자유롭게 흐르는 초이온수를 포함할 수 있습니다.

Clinical relevance

얼음 거대 행성은 제대로 탐사되지 않았지만 은하계에서 가장 흔한 유형의 행성일 수 있는 행성 등급을 나타내며, 천왕성과 해왕성은 해왕성 질량의 외계 행성을 해석하는 데 중요한 기준이 됩니다.

History

천왕성은 1781년 윌리엄 허셜에 의해 망원경으로 발견되었고, 해왕성은 궤도 섭동으로부터 예측되어 1846년에 발견되었습니다. 두 행성에 대한 거의 모든 상세한 지식은 1986년과 1989년의 단 한 번의 보이저 2호 근접 비행에서 얻어졌으며, 이는 그들의 어긋난 자기장, 희미한 고리, 주요 위성들을 밝혀냈고, 미래의 전용 임무 제안을 촉발했습니다.

Debates

얼음 거대 행성은 얼마나 얼음으로 이루어져 있나요?

천왕성과 해왕성 내부의 얼음, 암석, 가스의 정확한 비율과 내부가 층상 구조인지 혼합되어 있는지는 제한된 보이저 데이터로는 제대로 파악하기 어렵습니다.

Key figures

• Heidi Hammel
• Mark Hofstadter
• Tristan Guillot
• Jonathan Fortney

Seminal works

• guillot2005
• hofstadter2019

Frequently asked questions

천왕성은 왜 옆으로 기울어져 있나요?

천왕성의 자전축은 거의 98도 기울어져 있어서 본질적으로 궤도를 따라 굴러갑니다. 주요 설명은 초기 역사에 발생한 하나 이상의 거대한 충돌입니다.

우주선이 천왕성과 해왕성을 방문한 적이 있나요?

단 한 번, 보이저 2호가 1986년에 천왕성을, 1989년에 해왕성을 근접 비행했습니다. 아직 두 행성 중 어느 곳에도 궤도선이 보내진 적은 없습니다.