Магнитные поля Урана и Нептуна могут заметно меняться всего за несколько десятилетий. К такому выводу пришли исследователи, изучившие особенности магнитных динамо-механизмов ледяных гигантов. Их поля существенно отличаются от земного и имеют сложную, асимметричную структуру.
На Земле магнитное поле формируется в результате движения расплавленного вещества во внешнем ядре. У Урана и Нептуна его, вероятно, создают проводящие электричество слои воды, аммиака и метана, изменившиеся под воздействием огромных температур и давления. В недрах этих планет вещества могут переходить в ионные и сверхионные состояния, а их свойства зависят от глубины, конвекции и вращения небесных тел.
Поля ледяных гигантов не имеют чёткой дипольной структуры с устойчивыми северным и южным полюсами. Магнитное поле Урана наклонено примерно на 60 градусов к оси вращения и смещено относительно центра планеты, а у Нептуна наклон составляет около 47 градусов. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications Physics, помогло объяснить эти особенности; о его результатах сообщил сайт Universe Today («Вселенная сегодня»).
Учёные построили модели, в которых электропроводность вещества увеличивается с глубиной. Расчёты воспроизвели крупномасштабные характеристики, наблюдавшиеся у обеих планет, включая выраженную асимметрию магнитных полей. Модели также показали, что направление и сила поля способны существенно меняться на протяжении нескольких десятилетий.
Единственные близкие измерения магнитосфер Урана и Нептуна провёл аппарат «Вояджер-2», поэтому его данные могли зафиксировать лишь краткий этап изменений. Авторы работы допускают, что со времени пролёта станции магнитные поля планет уже заметно изменили форму и ориентацию. Наблюдения полярных сияний с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» могут помочь проверить эту гипотезу, поскольку сияния зависят от поведения заряженных частиц в магнитном поле.
Особое значение для Урана и Нептуна имеет выраженный компонент M1, связанный с несимметричным распределением магнитного поля. На Земле, Юпитере и Сатурне обычно преобладают более симметричные компоненты, тогда как у ледяных гигантов M1 значительно сильнее. Исследователи планируют сопоставить данные «Джеймса Уэбба» с результатами «Вояджера-2» и расчётами, однако для точной проверки потребуются новые исследовательские миссии к Урану и Нептуну.