ウラヌスとネプチューンの内部構造の新発見！ 磁場の謎を解き明かす

Tokyo科学者たちは長い間、天王星や海王星の内部について疑問を持ってきました。UCバークレーのバークハード・ミリッツァーは、これらの惑星の特異な磁場を説明する新しいアイデアを考案しました。彼は、これらの惑星の内部には層があり、それらが混ざり合っていないと提案しています。このアイデアは、ダイヤモンドの雨や超イオン性水といった従来の理論を超える新たな理解をもたらすものです。

天王星と海王星の内部では、大気の下に主に二層の構造が存在すると考えられています。

1. 表面に近い水が豊富な層
2. その下には深い場所に炭化水素が豊富な層

高温高圧の下で水素が抽出されると、水が炭素や窒素化合物から分離され、層が形成されます。この分離により、地球のような大規模な磁場を形成する動きを抑制する安定した層が作られます。その代わりに、上層での動きによって混沌とした磁場が生まれます。

この新たな理解は、惑星科学に対する見方を変える要因となります。もし天王星や海王星の構造が典型的であるなら、多くのエキソプラネットと呼ばれる「サブネプチューン」も類似している可能性があります。このような惑星は宇宙でよく発見され、そのため氷の巨人が共通の特徴を持つことが多いことを示唆しています。

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高度なコンピューターシミュレーションを駆使したミリッツァーの成果は、機械学習を組み合わせることで実現しました。これにより、より大きな原子のグループがどのように振る舞うかをシミュレートし、特定の条件下での自然な層状構造を示しました。この成就は、計算科学が我々の目で直接観察できない現象を研究する助けとなることを浮き彫りにしています。

ミリッツァーの理論には実用的な価値があります。計画中の天王星への探査において、この理論を用いてドップラー画像を通じて惑星の層構造を調査することができます。これにより、氷の巨人惑星が層を持つという考えを強化し、遠方の惑星から得られる情報をより深く理解する助けとなります。

ミリツァーの研究は、天王星と海王星の特異な磁場を解明するのに役立っています。また、太陽系外の類似の惑星を研究する新たな手段も提供しています。この研究は、宇宙の理解を深め、惑星の内部について知るためにコンピュータモデルがいかに重要であるかを示しています。