Roma – Al di sotto delle spesse atmosfere bluastre di idrogeno dei giganti gassosi Urano e Nettuno potrebbero coesistere due strati che non si mescolano tra loro, come l’olio e l’acqua. Lo suggerisce uno studio, pubblicato sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences, condotto dagli scienziati dell’Università della California a Berkeley. Il team, guidato da Burkhard Militzer, ha proposto una nuova teoria per descrivere lo strato più profondo al di sotto della superficie dei due giganti gassosi. Questa configurazione spiega in modo chiaro gli insoliti campi magnetici dei due pianeti. Secondo il gruppo di ricerca, al di sotto delle nubi si troverebbe un profondo oceano d’acqua, seguito da un fluido compresso di carbonio, azoto e idrogeno. Le simulazioni al computer mostrano che alle temperature e alle pressioni degli interni dei pianeti, una combinazione di acqua, metano e ammoniaca si separerebbe naturalmente in due strati, principalmente perché l’idrogeno verrebbe espulso dal metano e dall’ammoniaca che compongono gran parte dell’interno profondo. Questi strati immiscibili spiegherebbero perché né Urano né Nettuno hanno un campo magnetico come quello della Terra. “Ora abbiamo una teoria valida sul perché questi giganti gassosi sembrano così differenti rispetto al nostro pianeta – afferma Militzer – questa conformazione potrebbe anche essere più comune di quanto pensassimo, e verificarsi in altri sistemi stellari. Gli elementi cosmici delle dimensioni di Urano e Nettuno sono tra gli esopianeti più diffusi scoperti fino ad oggi, per cui anche la loro composizione interna potrebbe essere consueta”. Quando un pianeta si raffredda dalla superficie verso il basso, spiegano gli esperti, il materiale freddo e più denso affonda, mentre le bolle di fluido più caldo salgono come acqua bollente, un processo chiamato convezione.
I modelli per le strutture interne dei pianeti giganti di ghiaccio Urano e Nettuno hanno due strati intermedi distinti: uno strato convettivo superiore ricco di acqua in cui vengono generati campi magnetici disorganizzati e uno strato inferiore non convettivo ricco di idrocarburi. Nuove simulazioni al computer mostrano che i materiali ghiacciati si separano naturalmente ad alta pressione e temperatura in questi due strati.
Credito
Burkhard Militzer, Università di Berkeley
Se l’interno è elettricamente conduttivo, uno spesso strato di materiale convettivo genererà un campo magnetico dipolare simile a quello di una calamita a barra. Il campo dipolare della Terra, creato dal suo nucleo di ferro esterno liquido, produce un campo magnetico che si estende dal Polo Nord al Polo Sud ed è il motivo per cui le bussole puntano verso i poli. La missione spaziale Voyager 2 ha scoperto che Urano e Nettuno non possiedono un campo di dipolo, ma solo campi magnetici disorganizzati. Ciò implica che non c’è movimento convettivo di materiale in uno spesso strato nelle profondità interne dei pianeti. Grazie all’aiuto dell’apprendimento automatico, il gruppo di ricerca ha esaminato il comportamento di 540 atomi, simulando le condizioni presenti all’interno dei pianeti. Gli autori hanno scoperto che gli strati si formano naturalmente quando gli atomi vengono riscaldati e compressi. Modellando la gravità di Urano e Nettuno, i campi gravitazionali corrispondevano a quelli misurati dalla sonda Voyager 2 circa 40 anni fa. “Sotto l’atmosfera di Urano, spessa poco meno di 5000 chilometri – commenta Militzer – si trova uno strato di acqua di circa 8000 chilometri, seguito da una zona di idrocarburi altrettanto estesa. Il nucleo roccioso raggiunge le dimensioni di Mercurio. Sebbene Nettuno sia più massiccio di Urano, ha un diametro più piccolo, con un’atmosfera più sottile, ma strati altrettanto spessi ricchi di acqua e idrocarburi, mentre il suo nucleo è leggermente più grande dell’altro gigante gassoso, ed è paragonabile alle dimensioni di Marte”. Il team spera di testare queste ipotesi con esperimenti di laboratorio. Gli autori sperano di utilizzare il modello computazionale per calcolare come le vibrazioni planetarie verrebbero influenzate da questa struttura a strati. (30Science.com)
