Новые компьютерные модели связывают необычные магнитные поля Урана и Нептуна с изменением электропроводности в глубинах этих планет. Исследование провели учёные Техасского университета в Остине совместно с коллегами из других научных учреждений; его результаты опубликованы в журнале Communications Physics.
Магнитные поля не похожи на земное
Аномалию обнаружил аппарат NASA «Вояджер-2», пролетевший мимо Урана и Нептуна в 1980-х годах. В отличие от земного поля с выраженными северным и южным полюсами, магнитные поля ледяных гигантов оказались гораздо более сложными и неупорядоченными.
Магнитное поле планеты создаёт динамо — движение электропроводящей жидкости в её недрах. На Земле этот процесс происходит в жидком металлическом внешнем ядре и формирует поле, похожее на поле стержневого магнита. Магнитный диполь Земли наклонён к оси вращения всего на 11 градусов, тогда как у Урана наклон достигает 59 градусов, а у Нептуна — 47 градусов.
Уран и Нептун примерно в четыре раза шире Земли. Считается, что они состоят главным образом из водорода, гелия, воды, аммиака, метана и горных пород. По словам ведущего автора работы Чи Яна, сочетание размеров и химического состава планет может объяснять необычную конфигурацию их магнитных полей.
Поля могут быстро меняться
Исследователи смоделировали работу планетарных динамо при предположении, что электропроводность вещества увеличивается с глубиной. Модели учитывали разные варианты внутреннего строения, а также совместную эволюцию движения вещества, температуры и магнитного поля.
Расчёты показали, что магнитные поля Урана и Нептуна способны заметно измениться всего за несколько десятилетий. В некоторых сценариях наклон поля менялся на десятки градусов за этот срок, в других — лишь незначительно. Для сравнения, наклон земного магнитного поля за 50 лет изменяется примерно на один градус.
Подсказки в сияниях
Сейчас учёные анализируют снимки полярных сияний Урана и Нептуна, полученные космическим телескопом James Webb. Сияния возникают, когда заряженные частицы Солнца взаимодействуют с газами в атмосферах планет, а их форма и структура могут указывать на текущее состояние магнитных полей.
Исследователи планируют объединить данные James Webb, наблюдения «Вояджера-2» и результаты моделирования, чтобы оценить, как магнитные поля ледяных гигантов могут быть устроены сегодня. Для более полного понимания их недр, отмечают авторы, потребуются новые миссии к Урану и Нептуну.
