Учёные нашли возможное объяснение необычному магнитному полю Урана и Нептуна. В отличие от Земли, где магнитные полюса расположены относительно упорядоченно, у этих планет магнитные поля сильно искажены и наклонены. Исследование опубликовано в журнале Communications Physics при участии специалистов Техасского университета в Остине, Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Имперского колледжа Лондона и Университета Нортумбрии.
Обе планеты относятся к ледяным гигантам, хотя это название описывает их предполагаемый состав, а не состояние поверхности. Они примерно в четыре раза шире Земли, а в их недрах, по оценкам учёных, присутствуют водород, гелий, вода, аммиак, метан и каменистые вещества. Точный состав внутренних слоёв Урана и Нептуна пока остаётся неопределённым.
Магнитные поля планет возникают благодаря движению электропроводящих жидкостей в глубине, где работает так называемое динамо — механизм генерации магнитного поля. На Земле этот процесс происходит во внешнем ядре с жидким металлом и формирует поле, близкое к полюсу огромного магнита. Угол наклона магнитной оси Земли составляет около 11 градусов, тогда как у Урана он достигает 59 градусов, а у Нептуна — 47 градусов.
Авторы работы предположили, что в глубинах ледяных гигантов электропроводность веществ увеличивается с ростом давления и температуры. По словам руководителя исследования Чи Яна, в таких условиях молекулы воды могут распадаться на ионы, то есть электрически заряженные частицы, способные переносить ток. Чтобы проверить гипотезу, исследователи создали компьютерные модели и сопоставили их с данными, полученными аппаратом «Вояджер-2» во время пролёта у планет в 1980-х годах.
Расчёты показали, что меняющаяся электропроводность может участвовать в формировании необычных магнитных полей Урана и Нептуна. Модели также указывают, что магнитные оси планет способны заметно смещаться за сравнительно короткий срок. В отдельных сценариях наклон менялся на десятки градусов всего за несколько десятилетий, тогда как магнитный наклон Земли за 50 лет изменяется примерно на один градус.
Исследователи изучают инфракрасные снимки Урана и Нептуна, полученные космическим телескопом «Джеймс Уэбб». Особое внимание уделяется полярным сияниям, которые возникают при взаимодействии солнечных заряженных частиц с атмосферой и зависят от магнитного поля планет. Сопоставление этих наблюдений с измерениями «Вояджера-2» и компьютерными моделями может помочь определить, изменились ли магнитные полюса ледяных гигантов, однако окончательное понимание их недр потребует новых космических миссий.