Az Uránusz és a Neptunusz mágneses tere évtizedek óta fejtörést okoz a kutatóknak. A két bolygót eddig mindössze egy űrszonda, a Voyager 2 látogatta meg: az Uránusz mellett 1986 januárjában, a Neptunusz közelében pedig 1989 augusztusában haladt el. Mérései alapján mindkét jégóriás mágneses tere szokatlanul rendezetlen.
Az Uránusz mágneses tengelye 59 fokkal tér el a bolygó forgástengelyétől, ráadásul a mágneses tér középpontja sem esik egybe a bolygó centrumával: nagyjából a középpont és a felszín közötti távolság kétharmadánál található. A Neptunusznál 47 fokos eltérés figyelhető meg, mágneses tere pedig körülbelül félúton helyezkedik el a bolygó belseje és a felhőtakaró között.
A Föld mágneses tere jóval szabályosabb: tengelye mindössze 11 fokkal dől el a bolygó forgástengelyéhez képest. Az Uránusz különös helyzete — a bolygó csaknem az oldalán forog — felvetette, hogy egy ősi, bolygóméretű ütközés okozhatta a mágneses tér elbillenését. A Neptunusznál tapasztalható hasonló jelenség azonban arra utal, hogy a magyarázatot a két bolygó belsejében kell keresni.
A mágneses tér eredete a bolygók belsejében
A bolygók mágneses terét az úgynevezett dinamóhatás hozza létre. Ehhez egy elektromosan vezető folyadék örvénylő, konvektív mozgása szükséges: a forgó égitest belsejében zajló áramlás képes kialakítani és fenntartani a mágneses mezőt.
A Föld esetében ezt a szerepet a külső mag folyékony vasa tölti be. Az Uránusz és a Neptunusz összetétele eltérő: a feltételezések szerint kőzetmagjukat víz, ammónia, hidrogén, hélium és metán veszi körül. A két jégóriás tömege a Földének 14,5-szerese, illetve 17-szerese, ezért belsejükben rendkívüli nyomás és hőmérséklet uralkodik.
Az új kutatás számítógépes szimulációi szerint a mélyben a vízmolekulák ionokra eshetnek szét, és az anyag elektromos vezetőképessége a mélységgel növekedhet. A modellek ezt a fokozatos változást, valamint a bolygók összetételét figyelembe véve képesek voltak előállítani az Uránusz és a Neptunusz megfigyelt, szokatlan mágneses tereit.
Változó mágneses mezők és új megfigyelések
A szimulációk arra utalnak, hogy a mágneses tér szerkezete együtt változik a bolygók belső folyadékmozgásával és hőmérsékletével. A változás akár néhány évtized alatt is jelentős lehet. Míg a Föld mágneses tengelyének dőlése ötven év alatt csupán egy-két fokkal módosul, a jégóriásoknál bizonyos időszakokban akár több tíz fokos elmozdulás is bekövetkezhet.
Az újabb mérésekhez egyelőre nincs szükség űrszondára: a James Webb-űrteleszkóp az Uránusz és a Neptunusz halvány infravörös sarki fényeit vizsgálja. Ezek a fények akkor keletkeznek, amikor a napszél töltött részecskéi kölcsönhatásba lépnek a bolygók mágneses terével, majd a mágneses pólusok környékén a légkörbe jutnak. A sarki fény alakja és elhelyezkedése ezért információt adhat a mágneses mező szerkezetéről.
A kutatók a Webb megfigyeléseit a Voyager 2 régi adataival és a szimulációk eredményeivel vetnék össze, hogy megbecsüljék, miként festhet ma a két bolygó mágneses tere. Ez ellenőrzést adhat az új modellhez, de a biztosabb válaszhoz új űrszondás látogatásra lesz szükség. A NASA az 2040-es évek elejére tervez Uránusz-küldetést, Kína pedig a 2029-ben induló Tienven–4 program keretében egy kisebb szondát küldhet tovább a bolygóhoz.
© Robert Lea
Forrás: Space.com
