تثير الدراسة موضوع كوكب أورانوس وكوكب نبتون (العملاقين الجليديين) بأنهما ليسا بالكمّ الذي اعتقدناه سابقًا. ومن الممكن أنهما يحتويان أيضًا على كميات هائلة من غاز الميثان المتجمد، ما قد يحلّ لغز كيفية تكونهما.
اعتقد الفلكيون لفترة طويلة بأن كوكبي أورانوس ونبتون غنيان بالماء المتجمد. ومع ذلك، تقترح الدراسة الجديدة أنهما قد يحتويان أيضًا على أطنان من الجليد الميثاني.
قد تساعد النتائج في حل اللغز لكيفية تكوّن العوالم الجليدية، وما يزال هناك الكثير من المجهول وغير المعروف عن كوكبي أورانوس ونبتون.
لم يكن لهذه الكواكب الجليدية سوى زائر واحد من المركبات الفضائية، وهو مسبار فوياجر 2، الذي عبرها في الثمانينيات. لذلك فإن فكرة العلماء غامضة عن تكوينات العمالقة الجليدية، فعلى سبيل المثال، إنها تحتوي على كميات كبيرة من الأكسجين والكربون والهيدروجين.
ولمعرفة المزيد عن مكونات كوكبي أورانوس ونبتون، وضع الفلكيون نماذج تتناسب مع الخصائص الفيزيائية التي قاستها فوياجر 2 والتلسكوبات الأرضية.
تفترض العديد من النماذج أن الكواكب لديها غلاف رقيق من الهيدروجين والهيليوم؛ طبقة أساسية من الماء السوبريونيك والأمونيا المضغوطة؛ ونواة صخرية مركزية. إلّا أن مؤلفي الدراسة الجديدة يقولون إن النماذج تتجاهل طريقة تكوين الكواكب الجليدية. إذ إن أورانوس ونبتون تكونا من الغبار المحيط بالشمس الشابة، وقد ابتلعا أو اجتذبا أجسامًا تسمى الكويكبات. ويقول الفريق إن الكويكبات تشبه الأجسام الحالية مثل كوميت 67P/Churyumov-Gerasimenko، التي تنشأ في حزام كايبر، الذي هو منطقة معترضة الشكل من الأجسام الجليدية خارج مدار نبتون.
قال أوري: «على عكس العمالقة الجليدية التي يُفترض أنها غنيّة بالماء، فإن جزءًا كبيرًا من الأجسام تحتوي على الكربون بكثافة. فكيف من الممكن تكوين عملاق جليدي من مواد بناء تفتقر إلى الجليد؟».
لحلّ التناقض الظاهر، بنى مالامود وزملاؤه مئات الآلاف من النماذج للتركيبة الداخلية لكوكبي أورانوس ونبتون، واستخدموا فيها خوارزمية تبدأ بمطابقة تركيب مناسب لسطح الكوكب، وتعمل تدريجيًا نحو النقطة المركزية للكوكب. اعتبروا عدة مواد كيميائية -بما في ذلك الحديد والماء والميثان- العنصر الرئيسي للغاز الطبيعي. ثم حاولوا تحديد النموذج الذي يشبه أكثر الكواكب الجليدية الفعلية في سمات مثل القطر والكتلة.
من بين النماذج المختلفة التي بنوها، وجد الفلكيون أن تلك التي تحتوي على الميثان تتوافق مع معاييرهم، إذ يشكل الميثان -إما على شكل كتل صلبة أو نظرًا للضغط، في حالة مهدبة- طبقةً سميكةً بين الغلاف المكون من الهيدروجين والهيليوم وطبقة الماء. وفي بعض النماذج، كان الميثان يمثل 10٪ من كتلة الكوكب.
في مارس نشر الفريق نتائجهم، التي لم تراجع بعد، على خادم arXiv.
قال الباحثون: «يُعد الميثان المفتاح لحلّ القطبية الجليدية. من الممكن أن الجليد قد تكوّن عندما تفاعل الهيدروجين في الكواكب المتنامية كيميائيًا مع الكربون في الكويكبات التي اكتسبتها الكواكب. مثل هذه التفاعلات تحدث تحت درجات حرارة عالية وضغوط فائقة تعادل ملايين المرات من ضغط الهواء الذي نشعر به على الأرض».
هذه هي الظروف الدقيقة التي يعتقد العلماء أنها كانت موجودة في الكواكب النامية.
قال مالامود: «يمكن أن توفر النتائج رؤيةً أعمق في الكواكب الغامضة، مع أن التحقق مما إذا كانت فعلًا غنيةً بالميثان سيكون تحديًا».
ستهدف إحدى المهام المقترحة من ناسا ووكالات الفضاء الأخرى إلى استكشاف أورانوس.
اقرأ أيضًا:
يرغب العلماء في إرسال مسبار من ناسا لكوكب أورانوس، كأولوية بحثية
ما ألوان كوكب أورانوس وكوكب نبتون؟
ترجمة: حمداش رانية
تدقيق: غفران التميمي
