チューリッヒ大学の新しい研究が、天王星と海王星を氷の巨星とする伝統的な見方を覆し、これらが岩石に支配されている可能性を提案している。研究者らは可能な内部構造を探るためのハイブリッドモデリングアプローチを開発した。この発見は惑星の不規則な磁場についても光を当てている。
太陽系の分類は組成によって惑星をグループ化しており、天王星と海王星は遠く青い大気のため長らく氷の巨星とされてきた。しかし、チューリッヒ大学のチームは、これらの世界がこれまで考えられていたよりもはるかに多くの岩石を含む可能性を提案した。PhD学生のLuca Morf氏とRavit Helled教授が率いるこの研究は、データで裏付けられた氷主体の内部という仮定に疑問を呈している。
調査のため、科学者らは物理ベースと経験的なモデルを組み合わせた革新的なシミュレーションを作成した。この「不可知論的」アプローチは、各惑星の内部のランダムな密度プロファイルから始め、観測された重力場に適合させ組成を推定する。プロセスは利用可能なすべての測定値にモデルが一致するまで反復される。「氷の巨星分類は過度に単純化されており、天王星と海王星はまだ十分に理解されていない」とMorf氏は説明した。「物理ベースのモデルは仮定が多すぎ、経験的モデルは単純すぎた。私たちは両方のアプローチを組み合わせ、無偏向でありながら物理的に一貫した内部モデルを得た。」
結果は、いずれの惑星も水豊富な層またはより岩石質の構造を持つ可能性を示し、可能な内部の範囲を広げている。これは岩石が支配的な矮星惑星プルートーの観測とも一致する。この研究はまた、地球の明確な双極パターンを欠き代わりに複数の極を示す惑星の奇妙な磁場にも対応している。Helled氏は「私たちのモデルには、いわゆるイオン水層があり、観測された非双極磁場を説明する位置で磁気ダイナモを生成する。また、天王星の磁場は海王星のものより深く起源を持つことがわかった」と述べた。
これらの洞察にもかかわらず、特に極端な惑星圧力と温度下での物質の挙動に関する不確実性が残る。「主な問題の一つは、物理学者が惑星の中心で見られるエキゾチックな圧力と温度条件下での物質の挙動をほとんど理解していないことだ。これが私たちの結果に影響を与える可能性がある」とMorf氏。「モデル仮定次第で天王星と海王星は岩石巨星か氷巨星のいずれかになり得る。現在のデータでは両者を区別できず、天王星と海王星に真の性質を明らかにする専用ミッションが必要だ」とHelled氏は将来のミッションの必要性を強調した。
この研究は2025年にAstronomyに掲載された。
