Uranus i Neptun: symulacje wyjaśniają dziwne pola magnetyczne

Zderzenie, które mogło przewrócić Urana na bok (jego oś jest nachylona o 97 stopni), nie wyjaśnia sprawy, bo Neptun ma równie zaburzone pole, choć nie wiadomo, by doszło tam do kolizji. Przyczyna musi więc tkwić w naturze samych lodowych olbrzymów.

Rola przewodnictwa elektrycznego

Planety wytwarzają pole magnetyczne dzięki efektowi dynama, czyli konwekcyjnym ruchom przewodzącej prąd cieczy we wnętrzu obracającego się ciała. Uran i Neptun mają odpowiednio 14,5 i 17 razy większą masę niż Ziemia, co oznacza miażdżące warunki w głębi. „Pod takim ciśnieniem i w takiej temperaturze cząsteczki wody mogą rozpadać się na jony, a materia może stawać się coraz lepszym przewodnikiem wraz z głębokością” – wyjaśnił kierujący badaniem Chi Yan z Uniwersytetu Teksasu w Austin.

Symulacje uwzględniające rosnące przewodnictwo i skład planet odtworzyły osobliwe pola obu globów. Pokazały też, że struktura pola ewoluuje razem z ruchami konwekcyjnymi i temperaturą. Proces ten może trwać nadal: pola mogą zmieniać się znacząco w ciągu zaledwie kilku dekad. „Nachylenie pola Ziemi dryfuje o stopień z okładem w ciągu 50 lat. Nasze modele pokazują, że lodowe olbrzymy zachowują się inaczej: czasem nachylenie zmienia się o dziesiątki stopni w ciągu dekad, a czasem tylko nieznacznie” – powiedział Yan.

Co dalej

NASA uznała za priorytet nową misję do Urana na początek lat 40., a chińska sonda Tianwen-4, startująca ku Jowiszowi w 2029 roku, ma przenieść małą sondę, która dzięki asyście grawitacyjnej poleci dalej do Urana. Do tego czasu badacze szukają sposobów, by nie polegać wyłącznie na 40-letnich danych z Voyagera 2. Tom Stallard z Northumbria University, współautor pracy, kieruje obserwacjami słabych podczerwonych zórz polarnych obu planet za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Położenie zórz zdradza, co dzieje się z polem magnetycznym.

Połączenie danych z JWST, pomiarów Voyagera 2 i wyników symulacji ma pozwolić oszacować dzisiejszą konfigurację pól i porównać ją z latami 80. Będzie to test modelu, choć pewność da dopiero nowa misja. Wyniki opisano 3 listopada w czasopiśmie Communications Physics.