Уран и Нептун: странные магнитные поля объяснили симуляциями

Наклон оси Урана в 97 градусов связывают со столкновением с давно исчезнувшей планетой размером с Землю. Но у Нептуна поле перекошено похожим образом, хотя столкновения не было. Значит, причина кроется в самой природе ледяных гигантов.

Роль электропроводности

Планеты создают магнитное поле за счёт эффекта динамо: конвекционного движения электропроводящей жидкости внутри вращающегося тела. Масса Урана и Нептуна превышает земную в 14,5 и 17 раз соответственно, поэтому в их недрах царят колоссальные давления. Руководитель исследования Чи Ян из Техасского университета в Остине пояснил: «Глубоко внутри Урана и Нептуна давление и температура становятся чрезвычайно высокими. В таких условиях молекулы воды могут распадаться на ионы, и вещество с глубиной может становиться всё более электропроводным».

С учётом растущей проводимости и состава планет моделирование воспроизвело необычные поля обоих миров. Оно показало, что структура поля эволюционирует вместе с конвективными движениями и температурой, и этот процесс может продолжаться: поля способны заметно меняться за несколько десятилетий. «Наклон магнитного поля Земли смещается лишь примерно на градус за 50 лет. Наши модели показывают, что ледяные гиганты ведут себя иначе: порой наклон меняется на десятки градусов за десятилетия, а порой почти не меняется», — сказал Ян.

Что дальше

NASA сделало приоритетной новую миссию к Урану в начале 2040-х годов, а китайский аппарат «Тяньвэнь-4», который отправится к Юпитеру в 2029 году, доставит небольшой зонд для полёта к Урану с гравитационным манёвром. Пока учёные ищут способы не зависеть только от 40-летних данных «Вояджера-2». Соавтор работы Том Сталлард из Университета Нортумбрии руководит наблюдениями слабых инфракрасных полярных сияний обеих планет с помощью телескопа «Джеймс Уэбб». Положение сияний показывает, что происходит с магнитным полем.

Сочетание данных JWST, «Вояджера-2» и моделирования позволит оценить нынешнюю конфигурацию полей и сравнить её с 1980-ми. Это станет проверкой модели, но окончательный ответ даст лишь новая миссия. Результаты опубликованы 3 ноября в журнале Communications Physics.