Diamantenregen

Wetenschappers gingen lang uit van een spectaculair fenomeen op de verre gasplaneten Uranus en Neptunus: diamantenregen. Nieuw onderzoek heeft deze theorie echter onderuitgehaald. In plaats daarvan blijkt dat deze mysterieuze planeten een gelaagde interne structuur hebben, vergelijkbaar met de scheiding van olie en water in een glas.

Deze baanbrekende ontdekking werd gedaan door een onderzoeker van de Universiteit van Californië, die zijn bevindingen publiceerde in het wetenschappelijke tijdschrift PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences). Dankzij geavanceerde computersimulaties heeft hij aangetoond dat het binnenste van Uranus en Neptunus bestaat uit twee afzonderlijke lagen die niet met elkaar mengen.

Het gedrag van deze lagen lijkt op olie en water, al zinkt de ‘olie’ in dit geval omdat er waterstof vrijkomt.

Onderzoeker Burkhard Militzer

Dit gebeurt onder extreem hoge druk – miljoenen malen groter dan de druk op aarde – waarbij waterstof uit bepaalde verbindingen wordt geperst. Militzer benadrukt dat deze doorbraak alleen mogelijk was dankzij moderne technologie. Waar dergelijke berekeningen tien jaar geleden onmogelijk waren, maken machine learning en simulaties van honderden atomen dat nu wel haalbaar.

Oplossing voor een 40 jaar oud mysterie

De ontdekking werpt nieuw licht op een raadsel dat wetenschappers sinds de jaren ’80 bezighoudt. Destijds vloog de Voyager 2-sonde langs Uranus en Neptunus en ontdekte dat hun magnetische velden totaal anders waren dan die van de aarde. In plaats van een ordelijk veld met een noord- en zuidpool, bleken deze velden chaotisch en ongeorganiseerd.

De nieuwe theorie biedt een verklaring: Uranus en Neptunus bestaan uit een bovenste laag die grotendeels uit water bestaat, en een onderste laag die rijk is aan koolstof en stikstof. Door de extreme omstandigheden – temperaturen tot 5.000 graden Celsius en een druk die miljoenen keren hoger is dan op aarde – blijven deze lagen strikt gescheiden. Het magnetische veld wordt beïnvloed door de bovenste waterlaag, terwijl de stabiele onderste laag geen rol speelt.

Eerdere theorieën, zoals het idee van diamantregen of super-ionisch water (een fase waarin water zich gedraagt als een metaal), worden door deze nieuwe bevindingen naar het rijk der fabelen verwezen.

Een stap dichter bij begrip van exoplaneten

Dit onderzoek is niet alleen belangrijk voor het begrijpen van Uranus en Neptunus, maar ook voor de studie van zogeheten exoplaneten. Astronomen hebben al honderden planeten ontdekt die qua samenstelling lijken op deze ijsreuzen. Inzicht in hun structuur kan ons meer leren over de mogelijkheden van leven buiten ons zonnestelsel.

NASA overweegt inmiddels een nieuwe missie naar Uranus om deze theorie verder te onderzoeken. Door trillingen in de planeet te meten – vergelijkbaar met een medische echografie – kunnen wetenschappers de interne structuur in detail analyseren. Militzer bereidt zich alvast voor op een mogelijke missie en onderzoekt hoe deze trillingen verschillen van die op aarde. Het belooft een belangrijke stap te worden in het ontrafelen van een van de grootste mysteries van ons zonnestelsel.

Bronmateriaal: Eurekalert