Строение Урана и Нептуна по сей день неизвестно.

В конце 1980 гг. миссией Voyager 2 было установлено отсутствие у них глобального магнитного поля. Отмечено только неорганизованное его проявление.

Магнитное поле создается конвекцией. Данный процесс состоит в подъеме нагретого материала из недр и опускании его после остывания у поверхности. Если внутренняя часть планеты обладает свойством электропроводности, конвективный материал генерирует дипольное магнитное поле. Так, на Земле оно обусловлено жидким внешним железным ядром.

Следовательно, у Урана и Нептуна конвекция отсутствует. Это можно объяснить тем, что недра сложены несмешиваемыми слоями. Отмеченное неорганизованное магнитное поле планет может быть связано с конвекцией в одном из слоев. Подобные гипотезы были выдвинуты после открытия, однако не удавалось предположить состав слоев.

Палеонтолог Калифорнийского университета в Беркли на протяжении 10 лет также пытался определить это с использованием моделирования. Изначально он работал со 100 атомами углерода, кислорода, азота и водорода, отражающими элементный состав ранней Солнечной системы, при свойственных для недр планет показателях температуры и давления: 4750 K и 3,4 млн атм.

В новом исследовании в 2023 г. он использовал 540 атомов, и моделирование проявило образование слоев при их нагреве и сжатии.

Ученый считает, что под плотными водородно-гелиевыми атмосферами планет находятся водные океаны, которые подстилает жидкость углеродно-азотно-водородного состава. Моделирование свидетельствует о несмешиваемости этих слоев ввиду разделения воды, метана и аммиака при температурах и давлениях, свойственных недрам планет. Таким образом, водород находится на поверхности, а большую часть недр слагают метан и аммиак.

Данная теория объясняет отсутствие глобального магнитного поля у рассматриваемых планет. Ученый полагает, что конвекция проявляется в поверхностном насыщенном водой слое.

К тому же моделирование гравитационных полей совпало с данными Voyager 2.

Исследователь полагает, что Уран имеет атмосферу мощностью 5 тыс. км. Под ней находится водородный слой в 8 тыс. км, подстилаемый углеводородным слоем такой же толщины. Каменное ядро близко по размеру к Меркурию.

Нептун при меньшем диаметре обладает большей плотностью. Поэтому ученый считает, что у него тоньше атмосфера, но такие же внутренние слои, а ядро больше, примерно с Марс.

Исходя из того, что субнептуновые планеты, к которым принадлежат Уран и Нептун, относятся к наиболее распространенным типам экзопланет, ученые предполагают, что последние могут иметь аналогичное строение при близком составе.

В дальнейшем исследователь рассчитывает наладить сотрудничество для проверки полученных результатов путем лабораторных экспериментов по поведению упомянутых веществ в условиях высоких давлений и температур.