Ученые смоделировали внутреннее устройство ледяных гигантов и выяснили, что их необычная структура препятствует формированию дипольного магнитного поля.
В конце 1980-х годов аппарат НАСА «Вояджер-2» приблизился к Урану и Нептуну, чтобы изучить самые далекие планеты Солнечной системы. Ученые заметили странность: у обоих гигантов отсутствует привычное дипольное магнитное поле, которое есть у Земли, Юпитера и Сатурна. Недавнее исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, раскрывает причину этой особенности.
Магнитное поле и его происхождение
На Земле и других планетах с дипольным магнитным полем этот феномен создается благодаря движению токопроводящих материалов в недрах. Конвекция — процесс, при котором горячие материалы поднимаются, а холодные опускаются — обеспечивает перемешивание слоев, что генерирует магнитное поле с двумя полюсами. Но на Уране и Нептуне конвекция не происходит.
Ученые провели моделирование, чтобы выяснить, как устроены недра ледяных гигантов. Их исследование показало, что структура планет делится на четкие слои. Более тяжелые вещества, богатые углеродом и азотом, расположены ближе к ядру, а слои, насыщенные водой, находятся выше. Это разделение препятствует смешиванию слоев, что делает конвекцию невозможной.
Строение Урана и Нептуна
По расчетам, под атмосферой Урана, толщина которой превышает 4 800 км, находится слой воды толщиной около 8 000 км. Следующий слой, богатый углеводородами, также достигает 8 000 км в толщину и окружает ядро, размер которого сравним с Меркурием (4 880 км в диаметре). Сам Уран имеет диаметр 50 724 км.
Нептун, хотя и массивнее Урана, немного уступает ему в размере (49 244 км). У этого гиганта более тонкая атмосфера, а его ядро по размерам напоминает Марс (6 779 км в диаметре). Как и у Урана, слои Нептуна четко разделены, что объясняет отсутствие конвекции.
Перспективы исследований
Авторы исследования предполагают, что дальнейшее изучение Урана и Нептуна потребует отправки к ним новых космических аппаратов. Эти миссии помогут подтвердить или опровергнуть теорию о внутреннем строении гигантов и их влиянии на формирование магнитного поля.
Понимание природы ледяных гигантов не только раскроет загадки их уникальной структуры, но и приблизит нас к осознанию того, как формируются и развиваются планеты в других звездных системах.
Читать далее:
Сверхзвуковой самолет побил рекорд: всего 3,5 часа полета из Лондона в Нью-Йорк
Анализ 11 млрд лет эволюции Вселенной подтвердил, что Эйнштейн был прав
Ученые нашли новый идеал женской фигуры: дело не в 90-60-90
Обложка: NASA/JPL-Caltech; NASA