Para ilmuwan di seluruh dunia kini secara aktif meninjau kembali pemahaman lama tentang struktur interior Neptunus dan Uranus, menantang klasifikasi "raksasa es" yang telah disematkan pada kedua planet tersebut selama beberapa dekade. Penelitian terbaru, termasuk simulasi komputer canggih dan eksperimen laboratorium, menunjukkan bahwa bagian dalam planet-planet terluar Tata Surya ini mungkin jauh lebih kompleks dan bahkan lebih berbatu daripada yang diyakini sebelumnya, dengan implikasi signifikan terhadap teori pembentukan planet dan karakteristik medan magnetnya.
Selama puluhan tahun, Uranus dan Neptunus dikelompokkan sebagai "raksasa es," diasumsikan memiliki interior yang didominasi oleh campuran air, metana, dan amonia dalam bentuk es terkompresi di sekitar inti berbatu yang lebih kecil. Namun, studi baru yang diterbitkan pada Desember 2025 di jurnal Astronomy & Astrophysics oleh tim peneliti di University of Zurich (UZH), yang dipimpin oleh mahasiswa doktoral Luca Morf dan Profesor Ravit Helled, mengungkapkan bahwa rasio batuan-terhadap-air di Uranus dapat berkisar antara 0,04 hingga 3,92, sementara Neptunus memiliki rasio 0,20 hingga 1,78. Temuan ini menunjukkan bahwa kedua planet tersebut bisa jadi memiliki interior yang didominasi batuan, bukan hanya es, menantang gagasan tradisional. Morf mencatat bahwa klasifikasi "raksasa es" terlalu disederhanakan karena Uranus dan Neptunus masih kurang dipahami.
Pergeseran paradigma ini sebagian besar didorong oleh data yang sangat terbatas yang tersedia mengenai kedua planet. Sejak misi Voyager 2 NASA pada akhir 1980-an, tidak ada pesawat ruang angkasa lain yang secara langsung mengunjungi Uranus dan Neptunus. Akibatnya, pemahaman mengenai interior mereka sangat bergantung pada petunjuk tidak langsung seperti medan magnet, pengamatan atmosfer permukaan, dan perubahan halus dalam orbit satelitnya.
Salah satu temuan kunci yang berkontribusi pada revisi model ini adalah keberadaan "air superionik" dan "hujan berlian." Para ilmuwan telah lama menduga adanya air superionik, suatu fase H2O di mana atom hidrogen menjadi seperti cairan sementara atom oksigen tetap padat dalam kisi kristal, di kedalaman yang melebihi sepertiga radius raksasa es ini. Penelitian terbaru, yang diterbitkan pada Januari 2026, yang dilakukan oleh para ilmuwan di Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) dan fasilitas XFEL Eropa, telah menggunakan pembelajaran mesin dan laser sinar-X canggih untuk menyelidiki perilaku fase air superionik dengan resolusi yang belum pernah terjadi sebelumnya. Eksperimen ini menunjukkan bahwa air superionik tidak membentuk pola tunggal yang teratur, melainkan campuran wilayah kubik berpusat muka dan lapisan heksagonal padat terkemas, menghasilkan ketidakteraturan struktural yang luas. Kemampuan air superionik untuk menghantarkan listrik dengan sangat efisien ini dikaitkan dengan medan magnet aneh yang diamati di sekitar raksasa es. Burkhard Militzer, seorang ilmuwan planet di University of California, Berkeley, dalam makalahnya pada November 2024 di Proceedings of the National Academy of Sciences, mengusulkan bahwa Uranus dan Neptunus memiliki dua lapisan internal yang berbeda yang tidak bercampur, seperti minyak dan air. Lapisan atas yang kaya air dan berkonveksi di bawah atmosfer, dan lapisan bawah yang lebih berat, kaya karbon dan nitrogen. Pemisahan ini dapat menjelaskan medan magnet planet yang tidak biasa dan kacau yang diamati oleh Voyager 2. Militzer menyatakan, "Kami sekarang memiliki, saya akan mengatakan, teori yang baik mengapa Uranus dan Neptunus memiliki medan yang sangat berbeda. Ini seperti minyak dan air, kecuali minyaknya berada di bawah karena hidrogen hilang."
Selain itu, fenomena "hujan berlian" juga memperoleh wawasan baru. Penelitian yang diterbitkan pada Januari 2024 di Nature Astronomy oleh tim internasional yang dipimpin oleh SLAC National Accelerator Laboratory, menunjukkan bahwa berlian dapat terbentuk pada kedalaman yang lebih dangkal di Uranus dan Neptunus daripada yang diperkirakan sebelumnya. Eksperimen menggunakan laser sinar-X di European X-Ray Free-Electron Laser Facility (XFEL) menunjukkan bahwa pembentukan berlian dari senyawa karbon dimulai pada tekanan dan suhu yang lebih rendah. Hujan berlian ini dapat menyeret gas dan es saat turun, menciptakan arus es konduktif yang berperan sebagai dinamo, memengaruhi medan magnet planet yang kompleks dan asimetris.
Model baru yang dikembangkan oleh Morf dan Helled menggunakan pendekatan hibrida, menggabungkan model berbasis fisika dengan model empiris untuk menciptakan gambaran interior yang lebih "agnostik" atau tidak bias. Pendekatan ini memungkinkan berbagai rasio batuan-terhadap-air, yang menunjukkan bahwa komposisi interior planet-planet ini tidak terbatas pada es. Profesor Helled menambahkan, "Rentang komposisi internal yang baru menunjukkan bahwa kedua planet bisa kaya air atau kaya batuan."
Implikasi dari penelitian ini meluas jauh melampaui pemahaman kedua planet ini. Jika Uranus dan Neptunus ternyata lebih berbatu, hal ini dapat mengubah model pembentukan Tata Surya dan memberikan wawasan tentang evolusi planet ekstrasurya, terutama "mini-Neptunus" yang banyak ditemukan di luar tata surya kita. Pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana materi berperilaku di bawah tekanan dan suhu ekstrem di inti planet sangat penting untuk menyempurnakan model-model ini. Morf mengatakan, "Salah satu masalah utama adalah bahwa para fisikawan masih belum memahami bagaimana materi berperilaku dalam kondisi [tekanan] dan suhu eksotis yang ditemukan di jantung planet [dan] ini dapat memengaruhi hasil kami." Misi luar angkasa di masa depan yang dilengkapi dengan instrumen canggih, seperti Doppler imager untuk mengukur getaran planet, dapat memberikan konfirmasi yang dibutuhkan untuk menguak misteri ini. Tantangan tetap ada, tetapi penelitian yang sedang berlangsung terus memperjelas gambaran interior Uranus dan Neptunus, mengubah cara kita memandang raksasa misterius di ujung tata surya kita.
