Lehet, hogy nem is jégből vannak a jégóriások?

Egy nemrégiben megjelent tanulmány újabb érdekességeket tárt fel Naprendszerünk jégóriásairól, ezzel megváltoztatva a róluk alkotott képet.

A Voyager 2 képe az Uránuszról és a Neptunuszról. (Forrás: [NASA/JPL-Caltech].)

A Naprendszer bolygóinak összetétele

A Naprendszer keletkezésekor, a Napot körülvevő törmelékkorongban alakultak ki a bolygók. A korong belső, forró részén a vas, a szilícium, a magnézium és más elemek kicsi, sűrű kőzetbolygókká alakultak, amelyeket ma Merkúr, Vénusz, Föld és Mars néven ismerünk. A Naprendszer külsőbb régiójában, ahol a víz már fagyott állapotban volt jelen, alakultak ki a gázóriások, a Jupiter és a Szaturnusz, illetve a jégóriásokként ismert, közepes sűrűségű Uránusz és Neptunusz. Mindeddig úgy gondolták, hogy utóbbi kettő, azaz a jégbolygók kőzetmagból, egy középső jégrétegből és egy külső, többek között hidrogént, héliumot és metánt tartalmazó gázrétegből áll. Ez azonban nem az egyetlen lehetséges magyarázat a két bolygó belső szerkezetére.

Az Uránusz és a Neptunusz összetételére alkotott hagyományos, három rétegű modell. (Forrás: [Evan Nelles Henderson].)

Mégsem olyan jegesek a "jégbolygók"?

Az Uránusz és a Neptunusz felfedezése a távcső korszakáig váratott magára, és még jelenleg is elmondhatjuk, hogy róluk tudunk a legkevesebbet a Naprendszer bolygói közül. Egy új tanulmány szerzői szerint a jégóriások megfigyelt és ma ismert jellemzőit nem csak a hagyományos, 3 rétegű belső szerkezettel magyarázhatjuk.

Először is nem kizárt, hogy a rétegek közötti határ elmosódott, hiszen a rétegek anyaga keveredhet egymással. Más adatok pedig arra utalnak, hogy az Uránusz és a Neptunusz nem is tartalmaz olyan sok jeget, mint azt gondolnánk. A Naprendszer legkülső régiójában helyet kapó Kuiper-övben ismert aszteroidák és törpebolygók némelyikéről tudjuk, hogy jórészt kőzetekből, és nem jegekből állnak, és mivel az Uránusz és a Neptunusz is vélhetően ezekben a külső régiókban alakult ki, minden okunk megvan feltételezni a két bolygóról, hogy ebből a szempontból hasonlítanak a többi, Kuiper-övbeli objektumra.

Emellett mérési bizonyítékaink vannak arra, hogy a távolabbi csillagok körüli bolygóképző korong anyagának külső része szegény a jegekben. Megjegyzendő azonban, hogy a Neptunuszhoz hasonló, bár méretüket tekintve kisebb exobolygókról sem tudhatjuk biztosan, hogy jegekben szegény gázbolygók, vagy jegekben gazdag vízvilágok.

A választ az Uránusz és a Neptunusz vizsgálatában keressük.

Jég helyett forró magma

Felvetődik ekkor a következő kérdés: ha nem jégből van az Uránusz és a Neptunusz, akkor miből? Az új tanulmány szerzői szerint a két bolygó megfigyelt tulajdonságai a legjobban egy olyan modellel magyarázhatóak, amely szerint a hidrogénből és héliumból álló légkör alatt forró magmaóceán hömpölyög. Ezt a forgatókönyvet dinamikai szimulációk is alátámasztják, amelyek megmutatják, hogy nagy nyomáson a hidrogéngáz a magmába oldódik, azzal keveréket alkotva. Ez okozhatja az Uránusz és a Neptunusz közepes sűrűségét, amelyet korábban jegek jelenlétével magyaráztak.

Az Uránusz és a Neptunusz belső szerkezetére alkotott, új modell. (Forrás: [Young et al. 2026].)

A modell szerint a magmaóceán és a hidrogénből és héliumból álló légkör között egy átmeneti határréteg húzódik, ahol az olvadt szilikátos kőzetek és a hidrogén szétválik, majd visszahullik a magmaóceánba. A határréteg feletti réteg szinte teljes egészében hidrogénből és héliumból áll, és nem tartalmaz kőzetanyagot.

Mérések és modellek

De vajon a modell mennyire van összhangban méréseinkkel? A kutatók leellenőrizték, hogy a magmaóceánt tartalmazó modell képes-e reprodukálni az Uránusz és a Neptunusz hat alaptulajdonságát, amelyek nagy részét a bolygók mellett elhaladó Voyager 2 űrszonda határozta meg:

• 1 bar nyomásnak megfelelő sugár;
• 1 bar a nyomáson vett hőmérséklet;
• a bolygó tömegeloszlása;
• a bolygó belsejéből felszabaduló hő mennyisége;
• két gravitációs harmonikus korrekciós tag, amelyek abból adódnak, hogy a bolygók alakja eltér a tökéletes gömbtől.

A kutatók olyan algoritmust használtak, amely három szabad paraméter illesztésével, Markov-lánc Monte-Carlo (MCMC) módszerrel igyekszik reprodukálni a fent említett, 6 mért mennyiséget. Ezek a következőek:

• a bolygó hidrogén tömegaránya;
• az átmeneti határrétegben mérhető sűrűség;
• a konvekció erőssége a bolygót körülvevő gázburokban.

Ez a modell viszonylag egyszerű, hiszen csak 3 szabad paramétert tartalmaz, de kellőképpen bonyolult ahhoz, hogy leírja a bolygó 6 legfontosabb fizikai jellemzőjét.

A két vizsgált bolygóra megalkotott, legjobban illeszkedő modellek. (Forrás: Young et al. 2026.)

A modellek megfelelően leírják a két bolygó tulajdonságait. Az egyetlen kivétel a Neptunusz hőmérséklete 1 bar nyomáson, amelyet a modellek túlbecsülnek, valószínűleg a bolygólégkör átlátszatlansági paraméterének nagy hibahatárai miatt. Emellett a magmaóceán feltételezése elegáns magyarázatot kínál a bolygók más megfigyelt jellemzőire is, például az Uránusz rendkívül alacsony hőkibocsátására, amelyet azzal magyarázhatunk, hogy az erős kémiai rétegződés gátolhatja a hatékony konvektív hőátvitelt. Szintén számot ad a modell arra, hogy miért nem figyeltünk meg ammóniát a két bolygó légkörében: lehetséges, hogy az ammónia oldódik a magmaóceánban, és így nem jut el a légkörbe.

Fontos megjegyezni, hogy az itt említett modell csupán az egyike az Uránusz és a Neptunusz tulajdonságait leírni képes modelleknek. A többivel szemben azonban az az előnye, hogy mindössze 3 szabad paraméter változik benne.

Ezek az eredmények arra utalnak tehát, hogy az Uránusz és a Neptunusz összetételében hasonlít a mini neptunuszokra, tehát a Neptunusznál kisebb méretű exobolygókra.

A cikk forrása: https://aasnova.org/2026/10/27/these-ice-giants-have-a-hot-secret/

Szerző: Könyves-Tóth Réka, Tudományos munkatárs
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet