Тайна "безумных" магнитосфер Урана и Нептуна раскрыта
Геофизики, возможно, раскрыли одну из самых больших тайн Солнечной системы. Они смогли ответить на вопрос, почему магнитные поля Урана и Нептуна так сильно отличаются от магнитосфер других планет.
Дело в том, что магнитосферы Земли, Юпитера и Сатурна по своей структуре представляют собой биполярное магнитное поле, которое могло бы быть создано гигантским магнитным бруском, расположенным в центре планеты и ориентированным примерно вдоль ее оси вращения. Конечно, существуют отклонения, например, земная магнитная ось имеет угол в 11° со своей осью вращения (причем магнитные полюса все время "ерзают", передвигаясь то туда, то сюда, и даже временами меняются местами), так что все вышесказанное верно только в грубом приближении. Однако у Урана и Нептуна магнитные полюса почему-то совершенно не совпадают с их осями вращения (наклон, соответственно, 59° и 47°). Больше того, магнитные поля этих планет, вероятно, обладают двумя северными и двумя южными полюсами, что уже вообще ни в какие ворота не лезет.
Земля и другие планеты вроде Юпитера и Сатурна (а также гигантский спутник Юпитера Ганимед, и, вероятно, Меркурий), согласно современным теориям, имеют внутреннее ядро, которое окружено толстой конвекционной (находящейся в непрерывном движении) оболочкой (еще говорят о внешнем (жидком) и внутреннем (твердом) ядре, заключенных в мантию и кору; жидкое ядро, вероятно, есть также у Меркурия и Венеры, у Марса его, по-видимому, нет). Собственно, магнитное поле Земли как раз и сгенерировано конвекцией (движением материала) в этой обширной жидкой оболочке, состоящей из расплавленного железа и никеля, что окружает небольшое электропроводное твердое (железное) внутреннее ядро (плотность в центре Земли составляет порядка 12,5 г/см3). Процесс напоминает работу динамо-машины. Сразу вспоминается американский фантастический фильм "Ядро" (Core), рассказывающий о том, как это движение внутри Земли в один злосчастный день замедлилось, а специалисты из NASA умудрились с помощью направленных ядерных взрывов снова запустить этот гигантский "движок". Точно так же магнитные поля газовых гигантов Юпитера и Сатурна образованы обширным слоем конвекционного металлического водорода (представляющего собой сжатый гигантским давлением электропроводный "суп" из протонов и электронов), внутри которого заключено небольшое центральное твердое каменное тело. Температура в центре Юпитера - порядка 30 тысяч кельвинов.
Для Урана и Нептуна (несмотря на то, что они тоже являются газовыми гигантами) теперь проверена принципиально иная модель, предложенная еще десять лет назад: эти две планеты, по всей видимости, имеют жидкое ядро, которое окружено относительно тонким наружным слоем. Компьютерное моделирование, проведенное Сабином Стэнли (Sabine Stanley) и Джереми Блоксхэмом (Jeremy Bloxham) из Гарвардского университета (Planetary Sciences at Harvard University), подтвердило, что подобная структура действительно может привести к тому, что магнитная ось будет сильно отклонена от оси вращения, и к тому же может возникать так называемый "квадрупольный" эффект (отклонение от сферически симметричного распределения зарядов) - то есть в таком случае получается та самая структура магнитных полей, которая наблюдалась у этих планет при полете космического аппарата "Вояджер-2" (Voyager 2) в 1986 году. Стэнли и Блоксхэм предположили, что конвекция в этих планетах происходит в тонкой жидкой внешней оболочке (вероятно, сделанной изо "льда", содержащего воду, метан, аммиак и сероводород), которая окружает неконвекционную внутреннюю жидкость.
Полученные результаты (статья опубликована в Nature) способны подсказать и новый способ дистанционного исследования внутренней структуры и состава планет с помощью измерения их магнитных полей.
На верхней иллюстрации:
Магнитные поля Земли (a), Урана (b), Нептуна (c) и то, что дает новая компьютерная модель (d). В областях, закрашенных синим цветом, силовые линии "входят" в планету, а там, где оранжевые пятна, они "выходят". Магнитосфера Земли подобна магнитному полю, производимому обычным магнитом (все силовые линии выходят из одного полушария и входят в другое), тогда как поля Урана и Нептуна устроены гораздо сложнее. Результаты компьютерного моделирования подобны этим сложно устроенным магнитосферам Урана и Нептуна. Изображение с сайта PhysicsWeb
Источники:
Looking inside planets - PhysicsWeb
Uranus and Neptune share magnetic secrets - ABC Science Online
Enigma of Uranus solved at last - AFP
Обсудить
Статьи по теме
Геофизики, возможно, раскрыли одну из самых больших тайн Солнечной системы. Они смогли ответить на вопрос, почему магнитные поля Урана и Нептуна так сильно отличаются от магнитосфер других планет. Полученные результаты способны подсказать и новый способ дистанционного исследования внутренней структуры и состава планет с помощью измерения их магнитных полей.
Ученые уже давно предсказывали наличие группы небольших астероидов, обращающихся вокруг Солнца по орбитам, близким к орбите Меркурия. Но до сих пор ни один из таких объектов не был найден. Теперь поиск этих так называемых Вулканоидов был проведен не только с помощью высотных реактивных самолетов, как прежде, но и с помощью камеры, установленной на суборбитальной ракете.
Эта экзопланета на сегодняшний день имеет самый короткий период обращения из всех найденных планет, она находится на расстоянии всего лишь 3,5 млн км от своей звезды, это на порядок ближе, чем Меркурий к Солнцу. Ее полушарие, которое обращено к родительской звезде, разогрето до 2 000°C, и планета при этом стремительно теряет свою атмосферу.
Астрономы, использующие космический телескоп "Хаббл", впервые наблюдали, как экзопланета быстро теряет свою атмосферу. Большая часть ее может таким образом в конечном счете исчезнуть, оставив только плотное ядро. Эта экзопланета (то есть планета, найденная вне Солнечной системы) принадлежит к типу, известному как "горячий Юпитер", - то есть газовый гигант, орбита которого расположена очень близко к родительской звезде, а он сам находится в постоянной опасности, подобно мотыльку возле пламени свечи.
С помощью новейших телескопов с адаптивной оптикой на Титане удалось разглядеть облака и очертания континента. Эти облака, возможно, подобны летней грозовой облачности на Земле, но состоят из метана, а не из воды. Это - первый случай, когда удалось отыскать в Солнечной системе такую близкую аналогию с атмосферным водным циклом Земли.
Ученые из США и Чешской республики впервые сумели зарегистрировать еле заметную, но теоретически очень важную силу негравитационного происхождения, действующую на все небесные тела в Солнечной системе. Для этого пришлось с помощью гигантского космического радара в течение многих лет производить чрезвычайно тонкие измерения орбитального пути одного из околоземных астероидов.
Когда-нибудь Земля неизбежно погибнет, поглощенная раздувшимся Солнцем. Возможно внешняя часть Солнечной системы все же сохранится и станет последним уютным оазисом. Компьютерное моделирование показывает, что условия в поясе Койпера могут к тому времени стать даже более благоприятными для возникновения и развития жизни, чем на заре нашей планеты.
Астрономы Гавайского университета объявили в среду об открытии семи новых орбитальных спутников Юпитера, доведя таким образом общий счет открытых лун крупнейшей планеты Солнечной системы до 47. Все новооткрытые спутники Юпитера - маленькие, их диаметры составляют 2 - 4 км. Два из них вращаются по своим орбитам в том же самом направлении, в котором вращается сам Юпитер, в то время как пять оставшихся являются "нерегулярными" - крутятся в противоположном направлении.
Система Плутон-Харон вполне могла захватить объекты KBOs, но возможно также и то, что там сохранились "родные" спутники с тех самых пор, когда планетная система еще только формировалась. Космический корабль "Новые горизонты" будет способен при сближении разглядеть спутники Плутона размером в 1 км, но предварительное обнаружение больших спутников принесло бы очевидную пользу намеченной миссии.
Число известных лун Юпитера достигло 52 с открытием четырех маленьких объектов, которые прибавились к тем, о которых мы уже сообщали. С Юпитером также связаны открытия, сделанные межпланетным зондом "Кассини", который с октября 2000 года в течении примерно 6 месяцев проводил гравитационный маневр в поле этой планеты на своем пути к Сатурну
Новооткрытый астероид облетает Солнце по орбите, близкой к земной, время от времени становясь чуть ли не еще одной луной нашей планеты. Астрономы называют подобные объекты квазиспутниками, компаньонами или временными лунами.
Изучение колоссальных зон облачности Нептуна показало, что для этой планеты, как и для Земли, характерны сезонные изменения погоды, и теперь на видимом полушарии газового гиганта только-только начинается 40-летнее лето. Погодные условия на этой восьмой по удаленности от центрального светила планете Солнечной системы весьма экстремальны.
Космический корабль "Галилео", запущенный НАСА в 1989 году, сумел в очередной раз удивить ученых. Выяснилось, что Амальтея, ближайший юпитерианский спутник, возле которого "Галилео" пролетел 5 ноября, имеет очень низкую плотность. Это означает, скорее всего, что в толще спутника полно пустот.
Американо-европейский исследовательский корабль "Кассини", запущенный в 1997 году, преодолел большую часть пути от Юпитера к Сатурну и передал свои первые изображения кольценосного гиганта. "Кассини" первым из космических аппаратов выйдет на орбиту вокруг Сатурна и выпустит зонд "Гюйгенс", который совершит посадку на крупнейший спутник Сатурна Титан.
Мы посылаем зонды к Марсу, внешним планетам и даже за пределы Солнечной системы, однако сделали только самые первые робкие шаги к центру нашего собственного мира. Теперь американский ученый-планетолог разработал самый радикальный план борьбы с подобной несправедливостью.
Одна из крупнейших юпитерианских лун - покрытая ледяным панцирем Европа, которую астробиологи и научные фантасты уже не один десяток лет прочили в первые кандидаты на поиск внеземной жизни в Солнечной системе, - может оказаться "царством коррозии", местом, пропитанным кислотой и перекисью водорода. В таком случае условия для жизни на ней будут весьма неблагоприятными. Такое заключение сделали специалисты, проводившие на прошлой неделе совещание по планам подготовки миссии Jupiter Icy Moons Orbiter - аппарата NASA для исследования с орбиты ледяных спутников Юпитера.
Планетологам из Университета Аризоны удалось заглянуть в небольшие "инфракрасные окна" в покрытой оранжевой дымкой атмосфере крупнейшей луны Сатурна Титана. Теория о том, что поверхность этого спутника полностью покрыта жидкими и твердыми органическими материалами, выпадающими со своеобразными "дождями" из атмосферы (липкой органической грязью), не подтверждается. Установлено наличие обширных областей водяного льда на поверхности Титана, что делает его похожим на Ганимед (крупнейший спутник Юпитера).
Самой вероятной причиной мощных вспышек на Солнце, как показывают новые наблюдения, проведенные с помощью космического аппарата NASA под названием RHESSI, скорее всего являются крупномасштабные разрушения магнитных полей в атмосфере нашего светила - процесс, получивший наименование "магнитные пересоединения".
Солнце в настоящее время активно как никогда. Такого с ним не случалось на протяжении по крайней мере последних 1150 лет. Этот вывод был сделан на основе реконструкции числа солнечных пятен финскими и немецкими учеными. Солнце бушует. За прошлую неделю появление гигантских протуберанцев на нашей звезде привело к мощнейшим выбросам в космос заряженных частиц, послужило причиной небывалых магнитных бурь на Земле, выводящих из строя спутники, телекоммуникационные устройства и причиняющих вред здоровью людей.
Для изучения антивещества в земных условиях приходится ускорять частицы до рекордных скоростей и сталкивать их вместе, чтобы получить считанные атомы этого экзотического для нас вида материи. Причем существовать до аннигиляции эти чуждые нашему миру атомы могут лишь весьма непродолжительное время. А вот Солнце в смысле производства антивещества оказалось намного более эффективно. Кроме того, солнечное антивещество ведет себя иначе, чем можно было бы ожидать.
B научной фантастике довольно распространены сюжеты, по ходу развития которых какая-нибудь ужасная сила меняет ось вращения Земли, и тогда смерть грозит всем ее обитателям. В действительности, если бы наклон оси был бы даже гораздо больше нынешнего, жизнь все равно была бы возможна и на Земле, и на любых других подобных ей планетах.
Использование детализированных сейсмических данных позволило ученым получить самую ясную картину того, как "работают" земные "внутренности". Эти изображения дали, в частности, долгожданное прямое свидетельство существования так называемых магматических плюмов или "факелов" земной мантии - гигантских колонн из расплавленной магмы, рождающейся глубоко внутри нашей планеты (на уровне нижней мантии) и поднимающейся до уровня литосферы, которые были предсказаны еще в 1970-х гг.
Вершины венерианских горных массивов вместо снежных шапок покрыты слоями тяжелых металлов - свинца и висмута. Этим и объясняется тот странный факт, с которым планетологи столкнулись в ходе радарных исследований, проводимых с помощью автоматических орбитальных станций, запущенных к Венере: горные массивы этой планеты обладают повышенной отражающей способностью.
Новости по теме
