Raksasa gas / es Uranus telah lama menjadi sumber misteri bagi para astronom. Selain menghadirkan beberapa anomali termal dan medan magnet yang berada di luar pusat, planet ini juga unik karena merupakan satu-satunya di Tata Surya yang berputar di sisinya. Dengan kemiringan aksial 98 °, planet ini mengalami musim radikal dan siklus siang-malam di kutub di mana satu hari dan malam masing-masing berlangsung 42 tahun.
Berkat studi baru yang dipimpin oleh para peneliti dari Universitas Durham, alasan misteri ini akhirnya mungkin telah ditemukan. Dengan bantuan para peneliti NASA dan berbagai organisasi ilmiah, tim melakukan simulasi yang menunjukkan bagaimana Uranus mungkin telah menderita dampak besar di masa lalu. Tidak hanya akan menjelaskan kemiringan dan medan magnet ekstrem planet ini, itu juga akan menjelaskan mengapa atmosfer luar planet ini begitu dingin.
Studi ini, "Konsekuensi Dampak Raksasa pada Uranus Awal untuk Rotasi, Struktur Internal, Puing, dan Erosi Atmosfer", baru-baru ini muncul di Jurnal Astrofisika. Studi ini dipimpin oleh Jacob Kegerreis, seorang peneliti PhD dari Durham University's Institute for Computational Kosmology, dan termasuk anggota dari Bay Area Environmental Research (BAER) Institute, NASA Ames Research Center, Los Alamos National Laboratory, Descartes Labs, University of Washington dan UC Santa Cruz.
Demi penelitian mereka, yang didanai oleh Dewan Fasilitas Sains dan Teknologi, The Royal Society, NASA dan Laboratorium Nasional Los Alamos, tim menjalankan simulasi komputer resolusi tinggi pertama tentang bagaimana tabrakan besar-besaran dengan Uranus akan mempengaruhi planet ini. evolusi. Seperti yang dijelaskan Kegerries dalam siaran pers Universitas Durham baru-baru ini:
"Uranus berputar di sisinya, dengan porosnya menunjuk hampir pada sudut kanan ke planet-planet lain di tata surya. Ini hampir pasti disebabkan oleh dampak raksasa, tetapi kita tahu sedikit tentang bagaimana ini benar-benar terjadi dan bagaimana lagi peristiwa kekerasan seperti itu mempengaruhi planet ini. "
Untuk menentukan bagaimana dampak raksasa akan mempengaruhi Uranus, tim melakukan serangkaian simulasi smoothed particle hydrodynamics (SPH), yang juga digunakan di masa lalu untuk memodelkan dampak raksasa yang mengarah pada pembentukan Bulan (alias. Dampak Raksasa Teori). Semua mengatakan, tim menjalankan lebih dari 50 skenario dampak yang berbeda menggunakan komputer berdaya tinggi untuk melihat apakah itu akan menciptakan kembali kondisi yang membentuk Uranus.
Pada akhirnya, simulasi mengkonfirmasi bahwa posisi miring Uranus disebabkan oleh tabrakan dengan benda masif (antara dua dan tiga massa Bumi) yang terjadi kira-kira 4 miliar tahun yang lalu - yaitu selama pembentukan Tata Surya. Ini konsisten dengan penelitian sebelumnya yang menunjukkan bahwa dampak dengan proto-planet muda yang terbuat dari batu dan es bisa menjadi penyebab kemiringan sumbu Uranus.
“Temuan kami mengkonfirmasi bahwa hasil yang paling mungkin adalah bahwa Uranus muda terlibat dalam tabrakan dahsyat dengan benda dua kali massa Bumi, jika tidak lebih besar, mengetuknya ke sisinya dan mengatur dalam proses peristiwa yang membantu menciptakan planet ini kita lihat hari ini, ”kata Kegerries.
Selain itu, simulasi menjawab pertanyaan mendasar tentang Uranus yang diangkat sebagai tanggapan terhadap studi sebelumnya. Pada dasarnya, para ilmuwan bertanya-tanya bagaimana Uranus dapat mempertahankan atmosfernya setelah tabrakan hebat, yang secara teoritis akan menghancurkan lapisan hidrogen dan gas heliumnya. Menurut simulasi tim, ini kemungkinan besar karena dampaknya menghantam Uranus.
Ini sudah cukup untuk mengubah kemiringan Uranus, tetapi tidak cukup kuat untuk menghilangkan atmosfer luarnya. Selain itu, simulasi mereka menunjukkan bahwa dampaknya bisa membuang batu dan es ke orbit di sekitar planet ini. Ini kemudian bisa bergabung untuk membentuk satelit bagian dalam planet dan mengubah rotasi bulan yang sudah ada yang sudah ada di orbit di sekitar Uranus.
Terakhir, namun tidak kalah pentingnya, simulasi menawarkan penjelasan yang mungkin untuk bagaimana Uranus mendapatkan medan magnet off-center dan anomali termal. Singkatnya, dampaknya bisa menciptakan es cair dan gumpalan batu miring di dalam planet ini (dengan demikian memperhitungkan medan magnetnya). Itu juga bisa menciptakan cangkang tipis di dekat tepi lapisan es planet yang akan menjebak panas internal, yang bisa menjelaskan mengapa atmosfer luar Uranus mengalami suhu yang sangat dingin -216 ° C (-357 ° F).
Selain membantu para astronom untuk memahami Uranus, salah satu planet yang paling tidak dipahami di Tata Surya, studi ini juga memiliki implikasi ketika datang ke studi planet ekstrasurya. Sejauh ini, sebagian besar planet yang ditemukan di sistem bintang lain memiliki ukuran dan massa yang sebanding dengan Uranus. Dengan demikian, para peneliti berharap temuan mereka akan menjelaskan komposisi kimia planet ini dan menjelaskan bagaimana mereka berevolusi.
Luis Teodoro - dari BAER Institute dan NASA Ames Research Center - dan salah satu penulis di makalah itu, mengatakan, "Semua bukti menunjukkan dampak raksasa yang sering terjadi selama pembentukan planet, dan dengan penelitian semacam ini kami sekarang mendapatkan lebih banyak wawasan tentang efeknya pada exoplanet yang berpotensi dihuni. ”
Di tahun-tahun mendatang, misi tambahan direncanakan untuk mempelajari Tata Surya luar dan planet-planet raksasa. Studi-studi ini tidak hanya akan membantu para astronom memahami bagaimana Tata Surya kita berevolusi, mereka juga bisa memberi tahu kita apa peran raksasa gas ketika kita berbicara tentang kelayakhunian.
