Разгадана магнитная тайна Нептуна и Урана: в чем их отличие от Земли и Юпитера (фото)

В конце 1980-х годов NASA "Вояджер-2" осуществил исследование самых удаленных планет Солнечной системы, Урана и Нептуна, на близком расстоянии. Оборудование аппарата выявило нечто необычное. Оказалось, что у этих двух ледяных гигантов отсутствует дипольное магнитное поле. В то время как такое магнитное поле имеется у Земли, Юпитера и Сатурна. Исследователи, опубликовавшие свои выводы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, смогли объяснить это странное явление, как сообщает Space.

После формирования планеты плотные горячие материалы, находящиеся вблизи ее поверхности, остывают и опускаются в недра. В то же время более горячие материалы, находящиеся в глубине, поднимаются. Этот процесс поднятия и опускания создает конвекцию, которая способствует смешиванию различных слоев планеты.

Если внутренняя часть планеты содержит жидкий металл или воду и проводит электричество, то конвективные материалы формируют дипольное магнитное поле. Это похоже на магнит с двумя полюсами. Благодаря этому процессу было создано и поддерживается глобальное магнитное поле Земли. Однако у Урана и Нептуна отсутствуют дипольные магнитные поля.

На протяжении последних 20 лет ученые объясняли это тем, что разные слои материала внутри ледяных гигантов не могут смешиваться. Это означает, что любое конвективное движение останавливается, и, соответственно, не формируются дипольные магнитные поля, как на Земле, Сатурне или Юпитере.

Авторы исследования создали модель внутреннего строения Урана и Нептуна на ранних стадиях их существования, включив слои из углерода, кислорода, азота и водорода. При этом были воспроизведены те давление и температура, которые существовали на планетах миллиарды лет назад. Тем не менее, это моделирование не показало, какие четко разделенные слои содержат ледяные гиганты.

В другом моделировании ученые использовали те же элементы и обнаружили, что слои этих планет естественным образом формируются по мере нагрева и сжатия атомов. Это моделирование показало четкое разделение на слой воды и слой из углерода и азота.

Ученые пришли к выводу, что на Уране и Нептуне более тяжелый углеродосодержащий слой расположен ближе к ядру планеты, в то время как более легкий слой, насыщенный водой, находится выше. Из-за этого внутри этих планет не происходит конвекция, так как слои не смешиваются.

Авторы исследования предполагают, что под атмосферой Урана, толщина которой превышает 4800 км, находится водяной слой толщиной более 8000 км. Ниже располагается углеводородный слой, также толщиной около 8000 км, который окружает ядро Урана, размером с Меркурий. Диаметр Меркурия составляет 4 880 км, а Урана — 50 724 км.

Несмотря на то что Нептун тяжелее Урана, этот ледяной гигант немного меньше своего соседа по размеру и имеет более тонкую атмосферу. Ученые считают, что у Нептуна также существуют два отдельных слоя с аналогичным составом и размерами. Внутри Нептуна находится ядро размером с Марс, что добавляет планете дополнительную массу. Диаметр Марса составляет 6 779 км, а Нептуна — 49 244 км.

Авторы исследования надеются подтвердить свою теорию с помощью космических аппаратов, которые будут запущены в будущем для изучения Урана и Нептуна.