هل تتغيّر كتب المدارس قريبا؟ أورانوس ونبتون قد يكونان كوكبين صخريين

في حال واجهت مشكلة في مشاهدة الفيديو، إضغط على رابط المصدر للمشاهدة على الموقع الرسمي

لأكثر من نصف قرن، اعتدنا وضع أورانوس ونبتون في خانة واحدة، وهي "العمالقة الجليدية"، فهما ليسا مثل المشتري وزحل (غازيان بالأساس)، بل أغنى بالجليد، أي المواد المتطايرة مثل الماء والأمونيا والميثان في أعماق شديدة الضغط.

لكن دراسة جديدة في دورية "أسترونومي آند أستروفيزيكس" تقترح أن هذا التقسيم قد يكون مبسّطا أكثر من اللازم، فربما يحتوي الكوكبان على صخور أكثر وجليد أقل مما تفترضه الصورة التقليدية.

الدراسة لا تقول إن أورانوس ونبتون صخريان قطعا، لكنها تقول شيئا أكثر إزعاجا للعلماء، وهو أن المعطيات الحالية تسمح بأكثر من تفسير داخلي، وليس من حقنا أن نغلق الاحتمالات مبكرا.

مصدر الصورة

لغز الكواكب

ما يحدث داخل الكواكب العملاقة يظل لغزا، لأننا لا نستطيع رؤيته مباشرة. فلا توجد وسيلة تنظر إلى قلب أورانوس أو نبتون. لذلك يعتمد العلماء على أدلة غير مباشرة يمكن قياسها من بعيد، مثل كتلة الكوكب ونصف قطره، وخصوصا تفاصيل مجال جاذبيته. فاختلافات الجاذبية من مكان لآخر تكشف، بطريقة غير مباشرة، كيف تتوزع الكتلة في الداخل: هل هي مركزة في المركز أم موزعة في طبقات واسعة.

لكن النماذج القديمة التي تحاول رسم خريطة داخلية للكوكب كثيرًا ما تقع في فخّين، الفخ الأول هو النماذج الفيزيائية المثقلة بالافتراضات، حيث تبدأ بتقسيم جاهز للداخل يتضمن قلبا صخريا تليه طبقة جليدية يليه غلاف غازي، مثلا وبنِسب محددة مسبقا، ثم تحاول ضبط الحسابات لتناسب تلك الصورة.

أما الفخ الثاني فهو النماذج التجريبية المبسطة جدًا. هذه النماذج تكون مرنة في الشكل، لكنها قد تهمل أو تبسط سلوك المواد تحت الضغوط والحرارة الهائلين داخل هذه الكواكب.

في تلك الظروف تتغير خصائص الماء والغازات والمعادن بطرق غير مألوفة، وإذا لم يلتقط النموذج هذه الفيزياء بدقة فقد يصل إلى استنتاجات سهلة لكنها غير واقعية.

خوارزمية جديدة

الحل الذي تقترحه الدراسة الجديدة هو طريقة هجينة تحاول الجمع بين المرونة والدقة. بدلا من فرض طبقات جاهزة، يبدؤون بـتوزيع كثافة ابتدائي عشوائي لداخل الكوكب (أي خريطة أولية تقول أين الكثافة أعلى وأين أقل)، دون أن يقرروا مسبقا هل هذه المنطقة صخر أم ماء أم غاز.

بعد ذلك يحسبون مجال الجاذبية المتوقع لهذا التوزيع، ويقارنونه بما رصدته القياسات فعلا. ثم يعدّلون توزيع الكثافة ويعيدون الحساب مرة بعد مرة، إلى أن يحصلوا على نماذج تطابق الرصد وفي الوقت نفسه تكون متسقة مع فيزياء المواد.

والنتيجة، بحسب الدراسة، ليست نموذجا واحدا قاطعا، بل مجموعة نماذج غير متحيزة تُظهر مدى الاحتمالات الواقعية لتركيب الداخل.

عندما تركت الخوارزمية مساحة للواقع بدلا من القوالب المسبقة، ظهرت مفاجئة، فالنماذج المقبولة لداخل أورانوس ونبتون تمتد من سيناريوهات غنية بالماء إلى سيناريوهات غنية بالصخور.

هذه السعة في الاحتمالات وحدها تقول إن وصف عملاق جليدي قد لا يكون إجابة علمية دقيقة بقدر ما هو تصنيف تعليمي مبسّط، لأنه يوحي بأن الداخل معروف ومهيمن عليه الجليد، بينما الواقع أن التركيب الداخلي ما زال مفتوحا على أكثر من سيناريو متوافق مع الرصد.