Sebuah tim peneliti dari Universitas Zurich dan NCCR PlanetS menantang pemahaman kita tentang bagian dalam planet Tata Surya. Komposisi Uranus dan Neptunus, dua planet terluar, mungkin lebih berbatu dan tidak sedingin es dibandingkan perkiraan sebelumnya.
Planet-planet di Tata Surya biasanya dibagi menjadi tiga kategori berdasarkan komposisinya: empat planet batuan terestrial (Merkurius, Venus, Bumi, dan Mars), diikuti oleh dua raksasa gas (Jupiter dan Saturnus), dan terakhir dua raksasa es (Uranus dan Neptunus). Menurut penelitian yang dilakukan oleh tim ilmiah UZH, Uranus dan Neptunus sebenarnya mungkin lebih berbatu daripada es. Studi baru ini tidak mengklaim kedua planet biru tersebut merupakan salah satu jenis planet, kaya akan air atau batuan, melainkan menantang bahwa kemungkinan yang kaya akan es adalah satu-satunya kemungkinan. Penafsiran ini juga konsisten dengan penemuan bahwa planet kerdil Pluto memiliki komposisi yang didominasi batuan.
Tim mengembangkan proses simulasi unik untuk interior Uranus dan Neptunus. “Klasifikasi raksasa es terlalu disederhanakan karena Uranus dan Neptunus masih kurang dipahami,” jelas Luca Morf, kandidat PhD di Universitas Zurich dan penulis utama studi tersebut. “Model berdasarkan fisika terlalu banyak asumsi, sedangkan model empiris terlalu sederhana. Kami menggabungkan kedua pendekatan untuk mendapatkan model interior yang “agnostik” atau tidak memihak namun konsisten secara fisik.” Untuk melakukannya, pertama-tama mereka memulai dengan profil kepadatan acak untuk interior planet. Kemudian mereka menghitung medan gravitasi planet yang konsisten dengan data pengamatan dan menyimpulkan kemungkinan komposisinya. Terakhir, proses tersebut diulangi untuk mendapatkan kecocokan terbaik antara model dan data observasi.
Dengan model agnostik baru mereka, namun sepenuhnya fisik, tim Universitas Zurich menemukan potensi komposisi internal “raksasa es” tata surya kita, tidak terbatas pada es saja (biasanya diwakili oleh air). “Ini adalah sesuatu yang pertama kali kami usulkan hampir 15 tahun yang lalu, dan sekarang kami memiliki kerangka numerik untuk mendemonstrasikannya” ungkap Ravit Helled, Profesor di Universitas Zurich, dan penggagas proyek tersebut. Kisaran komposisi internal baru menunjukkan bahwa kedua planet bisa kaya akan air atau kaya akan batuan.
Studi ini juga membawa perspektif baru tentang medan magnet Uranus dan Neptunus yang membingungkan. Meskipun Bumi memiliki kutub magnet Utara dan Selatan yang jelas, medan magnet Uranus dan Neptunus lebih kompleks karena memiliki lebih dari dua kutub. “Model kami memiliki apa yang disebut lapisan “air ionik” yang menghasilkan dinamo magnet di lokasi yang menjelaskan medan magnet non-dipolar yang diamati. Kami juga menemukan bahwa medan magnet Uranus berasal lebih dalam daripada medan magnet Neptunus,” jelas Ravit Helled.
Meskipun hasilnya menjanjikan, masih terdapat ketidakpastian. “Salah satu masalah utamanya adalah fisikawan masih belum memahami bagaimana material berperilaku di bawah kondisi tekanan dan suhu yang eksotik di jantung sebuah planet. Hal ini dapat berdampak pada hasil penelitian kami,” kata Luca Morf yang berencana memperluas model tersebut di masa depan.
Terlepas dari ketidakpastian, hasil baru ini juga membuka jalan bagi skenario komposisi interior baru yang potensial dan menantang asumsi yang sudah ada selama satu dekade serta memandu penelitian ilmu material di masa depan dalam kondisi planet. “Baik Uranus dan Neptunus bisa menjadi raksasa batuan atau raksasa es tergantung pada asumsi model. Data saat ini tidak cukup untuk membedakan keduanya, dan oleh karena itu kami memerlukan misi khusus ke Uranus dan Neptunus yang dapat mengungkap sifat aslinya”, Ravit Helled menyimpulkan.
