Plinski / ledeni div Uran dugo je bio misterija astronomima. Osim što predstavlja neke toplinske anomalije i magnetsko polje koje nije u središtu, planet je jedinstven i po tome što se jedini u Sunčevom sustavu okreće na svojoj strani. S nagibom osovine od 98 °, planet doživljava radikalna godišnja doba i dnevno-noćni ciklus na polovima gdje jedan dan i noć traju po 42 godine.
Zahvaljujući novoj studiji koju su vodili istraživači sa sveučilišta Durham, razlog za ove misterije napokon je možda pronađen. Uz pomoć NASA-ovih istraživača i više znanstvenih organizacija, tim je izveo simulacije koje su pokazale kako je Uran možda pretrpio ogroman utjecaj u svojoj prošlosti. Ne samo da bi se radilo o ekstremnom nagibu i magnetskom polju planete već bi se objasnilo i zašto je vanjska atmosfera planeta tako hladna.
Studija, "Posljedice divovskih utjecaja ranog urana na rotaciju, unutarnju strukturu, krhotine i atmosfersku eroziju", nedavno se pojavila u The Astrophysical Journal. Istraživanje je vodio doktor znanosti Jacob Kegerreis s Instituta za računalnu kozmologiju Sveučilišta Durham, a uključivali su članove Instituta za istraživanje okoliša Bay Bay (BAER), NASA-inog istraživačkog centra Ames, Nacionalne laboratorije Los Alamos, Descartes Labs, Sveučilišta u Washington i UC Santa Cruz.
Za potrebe njihove studije, koju je financiralo Vijeće za nauku i tehnologiju, Kraljevsko društvo, NASA i Nacionalni laboratorij u Los Alamosu, tim je izveo prve računalne simulacije visoke rezolucije kako bi masivni sudari s Uranom utjecali na planetu evolucija. Kao što je Kegerries objasnio u nedavnom priopćenju za sveučilište Durham:
„Uran se vrti na boku, a njegova je os usmjerena gotovo pod pravim uglom u odnosu na sve ostale planete Sunčevog sustava. To je gotovo sigurno uzrokovalo snažni udar, ali vrlo malo znamo o tome kako se to zapravo dogodilo i kako je drugi takav nasilni događaj utjecao na planetu. "
Kako bi utvrdili kako bi gigantski utjecaj utjecao na Uran, tim je izveo skup simulacija hidrodinamike glatkih čestica (SPH), koje su u prošlosti također korištene za modeliranje divovskog utjecaja koji je doveo do stvaranja Mjeseca (aka. Giant Impact). Teorija). Sve u svemu, tim je izveo više od 50 različitih scenarija utjecaja pomoću moćnog računala da vidi hoće li on stvoriti uvjete koji su oblikovali Uran.
Na kraju su simulacije potvrdile da je Uranus nagnut položaj izazvao sudar s ogromnim objektom (između dvije i tri Zemljine mase) koji se dogodio prije otprilike 4 milijarde godina - tj. Tijekom formiranja Sunčevog sustava. To je u skladu s prethodnom studijom koja je pokazala da bi utjecaj na mladi proto-planet napravljen od stijena i leda mogao biti odgovoran za Uranovo osi nagib.
"Naša otkrića potvrđuju da je najvjerojatniji ishod bio taj da je mladi Uran bio umiješan u kataklizmički sudar s objektom dvostruko većim od mase Zemlje, ako ne i većim, odgurnuvši ga na svoju stranu i namjestivši događaje koji su pomogli stvoriti planetu vidimo danas ", rekao je Kegerries.
Osim toga, simulacije su odgovorile na temeljna pitanja o Uranu koja su postavljena kao odgovor na prethodne studije. Znanstvenici su se uglavnom pitali kako bi Uran mogao zadržati svoju atmosferu nakon nasilnog sudara, koji bi teoretski ispuhao svoje vanjske slojeve vodika i helija. Prema simulacijama tima, to je najvjerojatnije jer je udar zadao snažan udarac na Uran.
To bi bilo dovoljno za promjenu Uranovog nagiba, ali nije bilo dovoljno čvrsto da ukloni njegovu vanjsku atmosferu. Osim toga, njihove simulacije ukazale su da bi utjecaj mogao izbaciti stijene i led u orbitu oko planete. To bi se tada moglo spojiti u formiranje unutarnjih satelita planete i promijeniti rotaciju svih postojećih Mjeseca koji su već u orbiti oko Urana.
Posljednje, ali ne najmanje bitno, simulacije su ponudile moguće objašnjenje kako je Uran dobio magnetsko polje izvan centra i njegove toplinske anomalije. Ukratko, utjecaj bi mogao stvoriti rastopljeni led i ispupčene grudice stijena unutar planete (na taj način čineći njegovo magnetsko polje). Mogao je stvoriti i tanku školjku krhotina uz rub ledenog sloja planete koja bi zadržala unutarnju toplinu, što bi moglo objasniti zašto Uranova vanjska atmosfera ima ekstremno hladne temperature od -216 ° C (-357 ° F).
Osim što pomaže astronomima da razumiju Uran, jedan od najmanje razumijevanih planeta Sunčevog sustava, studija također ima posljedice kada je u pitanju proučavanje egzoplaneta. Do sada je većina planeta otkrivenih u drugim sustavima zvijezda bila u veličini i masi usporediva s Uranom. Kao takvi, istraživači se nadaju da će njihova otkrića obasjati kemijske sastave ove planete i objasniti kako su se razvile.
Kao što je dr. Luis Teodoro - s Instituta BAER i NASA-inog Ames istraživačkog centra - i jedan od koautora na papiru, rekao: „Svi dokazi ukazuju na to da su divovski utjecaji učestali tijekom formiranja planeta, a s ovakvim istraživanjima mi sada dobivaju više uvida u njihov učinak na potencijalno egzoplanete koje su lako useljivi. "
U narednim godinama planiraju se dodatne misije za proučavanje vanjskog Sunčevog sustava i divovskih planeta. Ove studije ne samo da će pomoći astronomima da razumiju kako se evoluirao naš Sunčev sustav, nego bi nam mogli reći i kakvu ulogu igraju plinski divovi kada je riječ o naseljenosti.
