Urano e Nettuno oceani di magma? Il nuovo studio che mette in discussione i “giganti di ghiaccio”

Per quasi quarant’anni, Urano e Nettuno sono stati descritti come i due “giganti di ghiaccio” del Sistema Solare. Questa definizione, presente nei libri di testo e nella divulgazione scientifica, nasce dall’idea che sotto le loro dense atmosfere di idrogeno ed elio si estenda un enorme mantello formato principalmente da acqua, ammoniaca e metano in condizioni estreme. Un nuovo studio condotto da ricercatori della University of California, Los Angeles (UCLA) propone però uno scenario molto diverso. Secondo i risultati ottenuti grazie a sofisticate simulazioni al computer, Urano e Nettuno potrebbero ospitare un vasto oceano di magma anziché uno strato dominato dai ghiacci. Se questa ipotesi fosse confermata da future osservazioni, cambierebbe il modo in cui gli astronomi interpretano la struttura interna dei due pianeti e offrirebbe nuovi strumenti per comprendere anche numerosi esopianeti scoperti nella nostra galassia.

Perché il modello dei giganti di ghiaccio potrebbe essere superato

Da quando sono stati classificati come giganti di ghiaccio, Urano e Nettuno sono sempre stati considerati diversi da Giove e Saturno. Mentre questi ultimi sono costituiti in prevalenza da idrogeno ed elio, i due pianeti più esterni del Sistema Solare sono stati descritti come mondi caratterizzati da una struttura a strati: un nucleo roccioso, un ampio mantello ricco di acqua, ammoniaca e metano e, all’esterno, una spessa atmosfera gassosa.

Con il passare del tempo, tuttavia, questo modello ha mostrato alcuni limiti. Alcune caratteristiche osservate, come i campi magnetici particolarmente irregolari e asimmetrici e la peculiare distribuzione del calore interno, non hanno infatti trovato una spiegazione del tutto soddisfacente.

A complicare ulteriormente il quadro c’è la scarsità di dati diretti. L’unico incontro ravvicinato con entrambi i pianeti risale alla missione Voyager 2 della NASA, che sorvolò Urano nel 1986 e Nettuno nel 1989. Da allora nessuna nuova missione è tornata a esplorarli da vicino. Di conseguenza, gli studiosi hanno dovuto fare affidamento soprattutto sui dati raccolti in passato e su modelli teorici sempre più sofisticati.

Il nuovo studio della UCLA propone un enorme oceano di magma

Il gruppo di ricerca guidato da Edward D. Young, insieme a Sarah P. Marcum, Aaron Werlen e Paula N. Wulff, ha confrontato diversi modelli teorici con tutte le osservazioni disponibili relative ai due pianeti. Nelle simulazioni sono stati presi in esame il raggio, la densità media, le armoniche gravitazionali, il momento d’inerzia normalizzato, la luminosità intrinseca e la composizione chimica delle rispettive atmosfere.

I risultati indicano che questi parametri sono compatibili con un interno dominato non da un vasto strato ghiacciato, ma da un oceano di magma supercritico ricco di idrogeno, nascosto sotto l’involucro gassoso.

Secondo il modello elaborato dai ricercatori, la struttura interna sarebbe composta da tre livelli principali. Il primo corrisponde all’atmosfera di idrogeno ed elio, responsabile del trasporto del calore verso lo spazio. Più in profondità si troverebbe uno strato intermedio formato da una miscela di idrogeno, elio, magnesio, monossido di silicio e ossigeno. Al di sotto si estenderebbe infine un vasto oceano di magma costituito da silicati, ferro e idrogeno disciolto.

Uno degli aspetti più significativi dello studio riguarda proprio il comportamento dell’idrogeno. Gli autori ipotizzano che, alle pressioni estreme presenti all’interno dei due pianeti, questo elemento possa dissolversi nel magma formando un fluido uniforme e ben miscelato. Un meccanismo che, secondo il team, spiegherebbe la densità osservata di Urano e Nettuno in modo più convincente rispetto all’ipotesi tradizionale basata sulla presenza di grandi quantità di ghiaccio.

Cosa cambierebbe per lo studio dei pianeti e degli esopianeti

Le possibili conseguenze della ricerca vanno ben oltre la comprensione di Urano e Nettuno. Se il modello dell’oceano di magma trovasse conferma, i due pianeti diventerebbero un punto di riferimento per interpretare i sub-Nettuno, una delle categorie di esopianeti più diffuse nella Via Lattea.

Questi mondi possiedono un raggio compreso tra una e quattro volte e mezzo quello terrestre e rappresentano una delle tipologie planetarie osservate con maggiore frequenza attorno ad altre stelle. Nonostante ciò, gli astronomi li conoscono ancora poco, soprattutto perché nel Sistema Solare non esiste un equivalente diretto da studiare.

Gli autori dello studio osservano che la composizione chimica di base di Urano e Nettuno presenta diverse somiglianze con quella dei sub-Nettuno gassosi. Questo elemento potrebbe suggerire condizioni interne analoghe, caratterizzate dalla presenza di un grande oceano di magma al di sotto degli strati atmosferici.

In questa prospettiva, i due pianeti assumerebbero un ruolo ancora più importante, trasformandosi in veri e propri laboratori naturali, utili per testare modelli fisici applicabili anche ai numerosi pianeti extrasolari scoperti negli ultimi anni.

Una teoria promettente che attende ancora conferme

Nonostante l’interesse suscitato dalla ricerca, gli stessi autori precisano che il nuovo modello non rappresenta una conclusione definitiva. Si tratta infatti di una delle ipotesi in grado di riprodurre le caratteristiche osservate di Urano e Nettuno, ma non dell’unica spiegazione possibile.

Il principale limite resta infatti la mancanza di missioni dedicate. Senza strumenti in grado di acquisire dati direttamente dalle atmosfere e dagli strati più profondi dei due pianeti, sarà difficile stabilire con certezza quale sia la loro reale struttura interna. Rimangono inoltre aperti diversi interrogativi, tra cui il luogo in cui Urano e Nettuno si sono formati nelle prime fasi del Sistema Solare e l’origine dei loro insoliti campi magnetici.

Per cercare di colmare queste lacune, la comunità scientifica sta valutando diverse proposte. Tra queste figura Uranus Orbiter and Probe (UOP), che prevede l’invio di una sonda destinata a esplorare direttamente l’atmosfera di Urano. Un altro progetto è Neptune Odyssey, pensato per entrare in orbita attorno a Nettuno e studiarne il pianeta insieme al suo complesso sistema di satelliti.

Al momento, tuttavia, nessuna delle due missioni è stata approvata ufficialmente. Per questo motivo, Urano e Nettuno restano gli unici pianeti del Sistema Solare a non aver ancora ricevuto una missione dedicata dopo il passaggio di Voyager 2.

Conclusione

L’ipotesi che Urano e Nettuno oceani di magma possano descrivere meglio la struttura interna dei due pianeti rispetto al tradizionale modello dei giganti di ghiaccio rappresenta una delle idee più stimolanti emerse negli ultimi anni nello studio dei mondi planetari. Pur non chiudendo il dibattito sulla loro composizione, il lavoro dei ricercatori della UCLA offre una spiegazione alternativa capace di interpretare numerose osservazioni raccolte finora. Per sapere se questa visione corrisponda davvero alla realtà saranno però indispensabili nuove missioni spaziali e ulteriori verifiche scientifiche. Solo allora sarà possibile capire se una definizione utilizzata per decenni dovrà essere definitivamente rivista.

Redazione

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