Uranüs ile Neptün ikiz değil kuzen olabilir: Neptün'ün derinlikleri daha çok oksijen taşıyor

Boyutları, kütleleri ve atmosfer koşulları birbirine çok benzediği için Uranüs ve Neptün genellikle "ikiz gezegen" olarak anılır. Uzun süre, oluşurken de aynı malzeme deposundan beslendikleri düşünüldü. Astronomy & Astrophysics dergisinde yayımlanan yeni bir çalışma ise bu benzerliğin yüzeysel olabileceğini öne sürüyor: hesaplara göre Neptün'ün derin atmosferi, Uranüs'ünkinden çok daha fazla oksijen içeriyor.

Tom Briand'ın ilk yazarı olduğu uluslararası ekipte ABD'deki Southwest Research Institute'tan (SwRI) Olivier Mousis de yer alıyor. SwRI'nin 19 Ekim'de duyurduğu çalışmada Mousis, iki gezegenin bugün ikiz gibi görünse de kimyalarının onların çok farklı geçmişleri olan kuzenler olduğunu söylediğini belirtiyor.

Görünmeyen derinliği karbon monoksitle ölçmek

Buz devlerinin katı bir yüzeyi yok; görünen bulutların altında binlerce kilometre derinliğe uzanan, su, amonyak ve metan gibi ağır bileşenlerce zengin kalın bir gaz örtüsü bulunuyor. Bu derinliğe hiçbir araç inmediği için içerideki oksijen miktarını doğrudan ölçmek mümkün değil.

Araştırmacılar bu yüzden dolaylı bir iz sürücü kullandı: karbon monoksit (CO). CO, üst atmosferde kimyasal dengede olması beklenenden fazla bulunan bir molekül. Sıcak ve yoğun derin katmanlarda oluşup dikey karışımla yukarı taşındığı için üst katmandaki miktarı, derindeki oksijen bolluğu hakkında ipucu veriyor. Ekip, gözlemlenen CO miktarını (aralarında Şili'deki ALMA radyo teleskobunun son ölçümleri de var) bir termokimya ve difüzyon modeliyle eşleştirdi. Modeli, enleme göre değişen atmosfer koşullarını hesaba katan "yarı iki boyutlu" bir yapıya genişletti.

Rakamlar ne söylüyor?

Sonuçlar, oksijen bolluğunu Güneş'in doğduğu ilk bulutun bileşimine (protosolar değer) göre kaç kat fazla olduğuyla ifade ediyor:

	Uranüs	Neptün
Yalnız metan değiştirildiğinde O/H	47-57 kat	182-215 kat
Dikey karışım da değiştirildiğinde O/H	62-177 kat	222-342 kat
Karbon/oksijen oranı (C/O)	0,06-0,52	0,02-0,12

Aralıklar geniş olsa da her iki senaryoda da Neptün'ün oksijen zenginleşmesi Uranüs'ün üstünde kalıyor. Kimyasal tepkime ağındaki belirsizliklerin etkisi ise makaleye göre görece küçük: elde edilen oksijen aralıklarının en fazla yaklaşık yüzde 10'u kadar.

Neptün yolculuğa çıkmış olabilir

Ekip, bulduğu C/O oranlarını genç Güneş'i çevreleyen gaz ve toz diskinin (öngezegen diski) kimyasal evrimini canlandıran modellerle karşılaştırdı. Bu diskte farklı uçucu maddeler, Güneş'ten farklı uzaklıklarda donarak katılaşır; böylece kimyasal olarak birbirinden ayrı malzeme bölgeleri oluşur. SwRI'nin açıklamasına göre modeller, Neptün'ün yapı taşlarının Güneş'e daha yakın bir bölgeden gelip sonradan dışa doğru göç ettiğine işaret ediyor. Mousis, Neptün'ün kimyasının, Uranüs ile aynı malzemeden bugünkü yerinde oluştuğu fikriyle bağdaştırılmasının zor olduğunu söylüyor. Makalenin özeti de bulguyu daha temkinli bir dille, iki gezegen için farklı oluşum ya da evrim yolları olarak tanımlıyor.

Belirsizlik nerede?

Sonucun en büyük zayıf noktası dikey karışımın gücü. Makale, derin oksijen bolluğunu belirlemede baskın rolün bu parametrede olduğunu vurguluyor; tablodaki geniş aralıklar da büyük ölçüde buradan geliyor. Ayrıca iki gezegenin atmosferine yerinde erişim olmadığı için bileşim, iç yapı ve oluşum hakkındaki bilgimiz temelden sınırlı. Bu gezegenleri yakından gören tek araç hâlâ Voyager 2: Uranüs'ün yanından 1986'da, Neptün'ün yanından 1989'da geçti.

Sırada ne var?

Çalışmanın pratik bir sonucu da var: ekip, ileride Uranüs'e gönderilecek bir yörünge aracı ve atmosfer sondasının atmosfere hangi enlemden dalması gerektiğini seçmek için bir çerçeve sunuyor. Uranüs Yörünge Aracı ve Sondası (Uranus Orbiter and Probe), ABD'nin 2023-2032 gezegen bilimi on yıllık değerlendirmesinde yüksek öncelikli, amiral sınıfı (flagship) bir görev olarak önerilmişti; SwRI, görevin önümüzdeki on yıl içinde fırlatılmasının beklendiğini belirtiyor. Mousis'e göre bulguların önemi Güneş Sistemi ile de sınırlı değil: benzer büyüklükteki gezegenler başka yıldızların çevresinde de yaygın ve Uranüs ile Neptün onları anlamak için temel karşılaştırma noktası.