Магнітну загадку Нептуна й Урана вирішено: чим планети відрізняються від Землі та Юпітера

Наприкінці 80-х років минулого століття космічний апарат NASA "Вояджер-2" провів дослідження найвіддаленіших планет Сонячної системи, Урана і Нептуна, з близької відстані. Прилади апарат виявили щось дивне. Виявилося, у двох крижаних гігантів немає дипольного магнітного поля. Але таке магнітне поле є у Землі, Юпітера і Сатурна. Автори дослідження, опублікованого в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences, змогли пояснити таке дивне явище, пише Space.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Після створення планети щільні гарячі матеріали, які знаходяться біля її поверхні, остигають і опускають у надра планети. Водночас більш гарячі матеріали, які знаходяться глибоко в надрах планети, піднімаються. Через процес підняття й опускання матеріалів виникає конвекція, яка призводить до змішування різних шарів планети.

Якщо внутрішня частина планети містить рідкий метал або воду і проводить електрику, то конвективний матеріал створює дипольне магнітне поле. Це як магніт із двома полюсами. За допомогою такого процесу було створено і підтримується глобальне магнітне поле Землі. Але в Урана і Нептуна немає дипольних магнітних полів.

Протягом останніх 20 років учені пояснювали це тим, що різні шари матеріалу всередині крижаних гігантів не можуть змішуватися. Це означає, що будь-який конвективний рух зупиняється і не створюються дипольні магнітні поля, як на Землі, Сатурні або Юпітері.

Автори дослідження створили моделювання внутрішнього устрою Урана і Нептуна на початковій стадії їхнього існування, куди включили шари з вуглецю, кисню, азоту і водню. При цьому були відтворені ті тиск і температура, які на планетах існували мільярди років тому. Але це моделювання не показало, які чітко розділені шари містять крижані гіганти.

В іншому моделюванні вчені використовували ті ж елементи і виявили, що шари даних планет природним чином утворюються в міру нагрівання і стиснення атомів. При цьому моделювання показало чіткий поділ на шар води, а також шар із вуглецю й азоту.

Учені дійшли висновку, що на Урані та Нептуні важчий шар, багатий на вуглець, розташований ближче до ядра планети, а легший шар, багатий на воду, — вище. Через це всередині цих планет не відбувається конвекція, адже шари не змішуються.

Автори дослідження вважають, що під атмосферою Урану завтовшки понад 4800 км розташований багатий на воду шар завтовшки понад 8000 км. Нижче знаходиться шар багатий вуглеводнями також товщиною приблизно 8000 км. Він покриває ядро Урана розміром з Меркурій. Діаметр Меркурія 4 880 км, а Урана — 50 724 км.

Хоча Нептун має більшу масу, ніж Уран, цей крижаний гігант трохи менший за свого сусіда за розміром і має більш тонку атмосферу. Вчені вважають, що у Нептуна також існує два окремі шари зі схожим складом і розмірами. Водночас усередині Нептуна знаходиться ядро розміром з Марс, що забезпечує планеті додаткову масу. Діаметр Марса 6 779 км, а Нептуна — 49 244 км.

Автори дослідження сподіваються перевірити свою теорію за допомогою космічних апаратів, які в майбутньому будуть запущені для вивчення Урана і Нептуна.

Як уже писав Фокус, у Землю врізалися найпотужніші космічні промені в історії та їхнє джерело знаходиться десь поруч. Астрофізики зафіксували прибуття на нашу планету космічних променів з найвищою енергією, яка коли-небудь спостерігалися.

Також Фокус писав про те, що згідно з іще одним дослідженням, Нептун і Уран, імовірно, не можна називати крижаними гігантами через їхній незвичний склад, який відрізняється від наявних даних.

Нагадуємо, що вчені також змогли вирішити загадку зниження температури Урана протягом останніх десятиліть, як уже писав Фокус .