Lang dachten wetenschappers dat er op onze verre buurplaneten Uranus en Neptunus een bijzonder weersverschijnsel plaatsvond: regen van diamanten. Maar nieuw onderzoek zet een dikke streep door deze exotische theorie. In plaats daarvan blijken deze mysterieuze planeten een soort kosmische laagjestaart te zijn, met een interne structuur die meer weg heeft van een glas waarin olie en water zich scheiden.
De verrassende ontdekking werd gedaan door een wetenschapper van de Universiteit van Californië, die er een studie over publiceerde in het vakblad PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences). Door geavanceerde computersimulaties heeft hij kunnen aantonen dat het binnenste van Uranus en Neptunus bestaat uit twee gescheiden lagen die niet mengen – een beetje zoals olie en water in een glas.
“Dit wisten we nog niet. Het is als olie en water, behalve dat de olie naar beneden gaat omdat er waterstof verloren gaat”, vertelt de auteur van de studie, Burkhard Militzer. Dat komt doordat waterstof onder extreme druk, miljoenen keer groter dan de atmosferische druk op aarde, wordt weggeperst uit bepaalde verbindingen. Militzer kon zijn ontdekking alleen doen dankzij moderne technologie, zegt hij. Tien jaar geleden konden wetenschappers dit nog niet berekenen. Nu, met machine learning, is het echter mogelijk om het gedrag van honderden atomen tegelijk te simuleren.
Vraagstuk was 40 jaar oud
Deze ontdekking lost meteen een raadsel op dat wetenschappers al sinds de jaren ’80 bezighoudt. Toen vloog de Voyager 2-ruimtesonde langs deze planeten en ontdekte iets merkwaardigs: hun magnetische velden zagen er heel anders uit dan die van de aarde. In plaats van een netjes geordend veld met een noord- en zuidpool, hadden Uranus en Neptunus een rommelig, wanordelijk magnetisch veld.
De nieuwe theorie verklaart dit perfect. De bovenste laag bestaat voornamelijk uit water, terwijl de onderste laag rijk is aan koolstof en stikstof. Door de extreme omstandigheden – denk aan temperaturen van zo’n 5.000 graden Celsius en een druk die 3,4 miljoen keer hoger is dan op aarde – kunnen deze lagen niet mengen. De bovenste waterlaag zorgt voor dat rommelige magneetveld, terwijl de onderste laag te stabiel is om bij te dragen.
Eerdere theorieën, zoals het ontstaan van diamantkristallen in de atmosfeer (in de volksmond bekend als diamantregen), of super-ionisch water, een fase van water waarin ionen vrij kunnen bewegen zoals in een metaal, lijken hiermee naar het rijk der fabelen verwezen.
Toekomstige missie moet theorie bevestigen
Het onderzoek naar deze ijsreuzen is niet alleen fascinerend, maar ook cruciaal. Telescopen hebben al honderden vergelijkbare planeten ontdekt rond andere sterren. Door Uranus en Neptunus beter te begrijpen, leren we ook meer over deze zogenaamde ‘exoplaneten’ – en mogelijk over de voorwaarden voor leven elders in het universum.
De NASA overweegt een nieuwe missie naar Uranus die deze theorie zou kunnen bevestigen. Door trillingen in de planeet te meten, kunnen we de interne structuur analyseren – een beetje zoals een echografie bij een dokter. Het is een unieke kans om een van de grootste mysteries van ons zonnestelsel te ontrafelen. Militzer bereidt zich alvast voor op een potentiële missie. In een vervolgonderzoek is hij van plan om te becijferen hoe de trillingen van de planeten zouden kunnen verschillen van die van bijvoorbeeld de aarde.
