Gigantes de Gelo: Urano e Netuno

Os gigantes externos ricos em voláteis, menores e mais frios que Júpiter e Saturno, com inclinações axiais extremas e campos magnéticos estranhamente deslocados.

Definition

Gigantes de gelo são planetas dominados por gelos voláteis mais pesados, como água, amônia e metano, em vez de hidrogênio e hélio; no Sistema Solar, estes são Urano e Netuno.

Scope

Este tópico abrange Urano e Netuno: suas composições em massa dominadas por gelos de água, amônia e metano sobre rocha; sua estrutura interna e os estados exóticos da matéria, como a água superiônica proposta dentro deles; suas atmosferas, ventos e clima; e seus campos magnéticos altamente inclinados, deslocados e não dipolares. Também aborda a inclinação axial extrema de Urano e o calor interno anômalo de Netuno, e o fato de que ambos foram visitados apenas uma vez, pela Voyager 2.

Core questions

• Qual é a estrutura interna e a composição dos gigantes de gelo?
• Por que seus campos magnéticos são fortemente inclinados, deslocados e não dipolares?
• Por que Netuno tem um forte calor interno enquanto Urano parece quase em equilíbrio térmico?
• Como Urano ficou inclinado de lado?

Key theories

Interiores dominados por gelo

Acredita-se que os gigantes de gelo consistam em uma camada fluida profunda, quente e eletricamente condutora de água, amônia e metano sobre um núcleo rochoso, sob uma atmosfera de hidrogênio-hélio, distinguindo-os dos gigantes gasosos.

Dínamo de camada fina

A convecção confinada a uma camada condutora externa relativamente fina pode gerar os campos magnéticos altamente inclinados, deslocados e multipolares observados em Urano e Netuno.

Mechanisms

Abaixo de suas atmosferas, os gigantes de gelo abrigam um fluido denso de água e outros gelos que se torna eletricamente condutor sob pressão; acredita-se que a convecção dentro de uma camada limitada desta região produza sua geometria magnética incomum. Os interiores podem abrigar água superiônica, na qual o oxigênio forma uma rede sólida enquanto o hidrogênio flui livremente.

Clinical relevance

Os gigantes de gelo representam uma classe de planetas pouco explorada, mas que pode ser o tipo de planeta mais comum na galáxia, tornando Urano e Netuno referências-chave para a interpretação de exoplanetas com massa de Netuno.

History

Urano foi descoberto telescopicamente por William Herschel em 1781 e Netuno foi previsto a partir de perturbações orbitais e encontrado em 1846. Quase todo o conhecimento detalhado de ambos os planetas provém das únicas passagens da Voyager 2 em 1986 e 1989, que revelaram seus campos magnéticos deslocados, anéis tênues e luas principais, e motivaram propostas para futuras missões dedicadas.

Debates

Quão gelados são os gigantes de gelo?

As proporções precisas de gelo, rocha e gás dentro de Urano e Netuno, e se seus interiores são estratificados ou misturados, são mal restringidas pelos dados limitados da Voyager.

Key figures

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

Seminal works

• guillot2005
• hofstadter2019

Frequently asked questions

Por que Urano está inclinado de lado?

O eixo de rotação de Urano está inclinado em quase 98 graus, então ele essencialmente rola ao longo de sua órbita; a principal explicação é um ou mais impactos gigantes no início de sua história.

Alguma sonda espacial visitou Urano e Netuno?

Apenas uma, a Voyager 2, que passou por Urano em 1986 e Netuno em 1989; nenhuma sonda orbital foi enviada a nenhum dos planetas ainda.