Samere Fahim Photography/Getty Images

Neptunus en Uranus, de zevende en achtste planeten vanaf de zon, hebben veel kenmerken gemeen die typisch zijn voor ijsreuzen. Hoewel Neptunus blauwer lijkt en Uranus bleek cyaan, meten ze allebei iets meer dan 30.000 mijl (≈50.000 km) in doorsnee en wegen ze ongeveer hetzelfde:Neptunus met 1,024×10^26kg (≈17×Aarde) en Uranus met 8,682×10^25kg (≈14×Aarde). Hun hogere atmosferen worden gedomineerd door waterstof, helium en methaan.

Recent onderzoek suggereert dat deze verre werelden kolossale oceanen kunnen herbergen die de diepste loopgraven van de aarde in het niet doen lijken, wat een nieuw perspectief biedt op de planetaire wetenschap.

De oceanen van de aarde bedekken ongeveer 70% van het oppervlak, maar toch is slechts 26,1% van de zeebodem in kaart gebracht (Nippon Foundation-Gebco, juni 2024). De Challenger diep in de Stille Oceaan bereikt een hoogte van 35.876 voet (≈6,8 mijl). Hoewel het leven in deze extreme omgevingen nog steeds grotendeels een mysterie is, kunnen de diepten van Neptunus en Uranus ordes van grootte groter zijn.

De enorme verborgen oceanen van Neptunus en Uranus

Buradaki/Getty Images

In een studie gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences heeft planetoloog Burkhard Militzer (UC Berkeley) simulaties van moleculaire dynamica gebruikt om aan te tonen dat zowel Uranus als Neptunus waarschijnlijk waterrijke lagen bevatten van ongeveer 8.000 kilometer diep – ongeveer 715 keer dieper dan de Challenger Deep op aarde. Uit de simulaties, waarbij 540 atomen betrokken zijn, blijkt dat hoge druk het binnenland scheidt in een bovenste, waterrijke laag en een lagere, door koolwaterstoffen gedomineerde laag.

Omdat alleen de Voyager2-vluchten uit 1986 gedetailleerde gegevens opleveren, voegt deze bevinding een essentieel stukje toe aan de puzzel van de buitenplaneten.

De vreemde magnetische velden van Neptunus en Uranus

buradaki/Shutterstock

Voyager2 ontdekte dat het magnetische veld van Uranus 59° gekanteld is ten opzichte van zijn rotatieas en ongeveer een derde van zijn straal ten opzichte van de kern verschoven is – geen dipoolveld zoals dat van de aarde. Het veld van Neptunus is 47° gekanteld en op dezelfde manier verplaatst. Dit staat in contrast met de aarde, waar convectie in een gesmolten ijzer-nikkelkern een dipool genereert die is uitgelijnd binnen ~10–11° van de rotatieas.

De afwezigheid van een dipool op Uranus en Neptunus suggereert dat hun binnenste lagen niet conveceren of vermengen zoals bij aardse planeten, een mysterie dat het gelaagde model van Militzer helpt verklaren.

De lagen van Uranus en Neptunus onthuld

buradaki/Shutterstock

Militzers eerdere simulaties met 100 atomen slaagden er niet in om duidelijke lagen te produceren. Het nieuwste model van 540 atomen laat nu een duidelijke scheiding zien:een waterrijke bovenlaag van 8.000 km, een koolwaterstofrijke onderlaag van 8.000 km en een dichte kern – de grootte van Mercurius voor Uranus en de grootte van Mars voor Neptunus.

Deze structuur ondersteunt het ontbreken van een magnetische dipool en verwijst naar de complexe interne dynamiek van de ijsreuzen.

De oceanen van Neptunus en Uranus zijn anders dan de onze

Mikadun/Shutterstock

Deze 8.000 km grote oceanen staan onder een druk van ongeveer 60.000 keer de oppervlaktedruk van de aarde, en vormen superkritische vloeistoffen:hogedrukgassen die zich zowel als vloeistoffen als als gassen gedragen. Hoewel de samenstelling verschilt van het water op aarde, maken de enorme diepte en dichtheid ze net zo fascinerend als welke aardse oceaan dan ook.

Onder de superkritische waterlagen liggen de koolwaterstofrijke lagen, die op hun beurt bovenop de kern van de planeet rusten. Samen schetsen ze een beeld van complexe, gelaagde interieurs die grotendeels onontgonnen blijven.