Уран и Нептун, небесные соседи, имеют общие черты, такие как голубой цвет, газообразная и ледяная природа, а также обладают магнитными полями, отличными от всех других тел Солнечной системы.
Магнитные аномалии этих ледяных гигантов всегда представляли загадку для астрономов. Для помощи в понимании этого явления в качестве эталона используется Земля, где магнитное поле возникает в планетарном ядре, создавая четкое разделение между северным и южным полюсами, известное как 'диполь'. Этот механизм также наблюдается на других планетах Солнечной системы, таких как Юпитер и Сатурн.
Однако Нептун и Уран демонстрируют заметные исключения. Их магнитные полюса наклонены на 47 и 59 градусов соответственно к их осям вращения, а интенсивность этих полей значительно варьируется по поверхности планет. В отличие от Земли, их поля полностью наклонены и децентрализованы.
Исследователи нашли возможное объяснение этому явлению. Основываясь на новых открытиях, теория предполагает, что экстремальные условия высокой температуры и давления на этих планетах вызвали реорганизацию водорода и кислорода, составляющих воду. Эта реорганизация придает льду уникальные электрические и механические свойства, напрямую влияя на магнитное поле планет.
Ключевое различие во льду этих миров заключается в движении атомов водорода: в то время как кислород сохраняет твердую кристаллическую структуру, водород ведет себя как жидкость. Это приводит к образованию льда, который приобретает так называемое суперионное поведение, характеризующее его как проводник электричества, превосходящий другие формы льда.
Чтобы воспроизвести условия льда Урана и Нептуна, ученые использовали оборудование под названием алмазный наковальня, применяя его для сжатия молекул воды под давлением, схожим с атмосферой этих планет. Кроме того, команда нагрела наковальню лазером до тех пор, пока образцы не достигли температур порядка тысяч градусов.
Если эта гипотеза будет подтверждена, она изменит представление о происхождении магнитного поля ледяных гигантов. Вместо того чтобы происходить в планетарном ядре, как на Земле, эти поля могут возникать из потока электрических зарядов, присутствующих в суперионных льдах, расположенных близко к поверхности.
Следующий фокус исследователей будет направлен на изучение поведения этого специфического типа льда как с электрической, так и с механической точек зрения. По их словам, тип магнитного поля, которое он способен генерировать, зависит не только от того, как движется заряд, но и от того, как он деформируется под сильным давлением и температурой, встречающимися внутри самых далеких планет.