میدان های مغناطیسی حواس پرت غول های یخی ممکن است ناشی از تغییرات رسانایی در اعماق داخلی آنها باشد

ویرایش شده توسط Sadie Harley، بررسی توسط Robert Egan

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

هنگامی که کاوشگر روباتیک وویجر 2 ناسا در دهه 1980 در کنار اورانوس و نپتون پرواز کرد، یک ناهنجاری را کشف کرد: میدان های مغناطیسی آنها بر خلاف زمین که دارای قطب های شمالی و جنوبی کاملا مشخصی است، بسیار بی نظم هستند.

تحقیقات جدید نشان می دهد که تغییرات در رسانایی الکتریکی در اعماق اورانوس و نپتون ممکن است برای توضیح میدان های مغناطیسی غیرعادی آنها و چگونگی تکامل آنها در طول زمان کلیدی باشد.

این یافته از یک مطالعه منتشر شده در Communications Physics، به رهبری محققان دانشگاه تگزاس در آستین، با همکارانی از دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس، کالج امپریال لندن و دانشگاه نورثومبریا به دست آمده است.

میدان های مغناطیسی زمانی ایجاد می شوند که سیالات رسانای الکتریکی در اعماق یک سیاره حرکت می کنند - این فرآیند طبیعی دینام نامیده می شود. در زمین، هسته بیرونی سیاره از فلز مایع تشکیل شده است که توسط یک لایه عمدتا جامد سنگ احاطه شده است. همرفت آهن مذاب، تحت تأثیر چرخش زمین، میدان مغناطیسی ایجاد می کند که شبیه آهنربای میله ای با قطب شمال و جنوب قوی است. این همان چیزی است که باعث می شود قطب نما در جهت شمال به جنوب باشد.

آرایش مغناطیسی زمین یا دوقطبی آن تقریبا قائم است و نسبت به محور چرخشی آن فقط 11 درجه کج شده است. در مقابل، دوقطبی مغناطیسی اورانوس 59 درجه و نپتون 47 درجه کج شده است.

در حالی که مواد دقیق تشکیل‌دهنده اورانوس و نپتون ناشناخته باقی مانده‌اند، این سیارات - تقریبا چهار برابر پهن‌تر از زمین - غول‌های یخی نامیده شده‌اند. تصور می شود که آنها عمدتا از هیدروژن، هلیوم، آب، آمونیاک، متان و مواد سنگی تشکیل شده اند.

به گفته نویسنده اصلی این مطالعه، چی یان، محقق در مدرسه علوم زمین UT جکسون، اندازه بزرگ سیارات همراه با ترکیب ژئوشیمیایی آنها می تواند دستور العملی برای میدان های مغناطیسی کج شده باشد.

یان می گوید: «در اعماق اورانوس و نپتون، فشارها و دماها به شدت بالا می رود. تحت این شرایط، که می‌تواند باعث شکسته شدن مولکول‌های آب به یون‌ها شود، این ماده ممکن است به طور فزاینده‌ای با عمق رسانای الکتریکی شود.

محققان از شبیه‌سازی‌های کامپیوتری برای بازتولید میدان‌های مغناطیسی غیرمعمول مشاهده‌شده توسط وویجر 2 استفاده کردند. با فرض افزایش رسانایی الکتریکی در اعماق بیشتر، و با در نظر گرفتن پیکربندی‌های مختلف داخلی، آنها نحوه تکامل حرکت سیال، دما و میدان‌های مغناطیسی را با هم برای تولید دینام سیارات شبیه‌سازی کردند.

مدل‌های آن‌ها نشان می‌دهد که میدان‌های مغناطیسی اورانوس و نپتون می‌توانند در طی چند دهه به‌طور اساسی تغییر کنند و ممکن است متفاوت از آنچه در طول مأموریت وویجر ۲ پیکربندی شده‌اند، پیکربندی شوند.

یان می‌گوید: «شیب مغناطیسی زمین در طول ۵۰ سال فقط یک درجه یا بیشتر جابجا می‌شود. مدل‌های ما نشان می‌دهند که غول‌های یخی می‌توانند رفتار بسیار متفاوتی داشته باشند. در برخی از قسمت‌ها، شیب ده‌ها درجه در عرض چند دهه تغییر می‌کند. در برخی دیگر فقط کمی در همان بازه تغییر می‌کند.»

در همین حال، محققان در حال تجزیه و تحلیل تصاویر با وضوح بالا از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) هستند که به نور مادون قرمز حساس است. این تلسکوپ گسیل شفق های اورانوس و نپتون را مشاهده می کند که زمانی اتفاق می افتد که ذرات باردار خورشید با گازهای موجود در جو سیارات برهم کنش می کنند. این انتشارات می تواند سرنخ هایی در مورد اینکه آیا دوقطبی جابجا شده است یا خیر.

تام استالارد، پروفسور دانشگاه نورثومبریا که رهبری کمپین رصد JWST را بر عهده داشت، گفت: «ما مشغول کار بر روی آنچه در این مشاهدات وجود دارد، هستیم، اما شکل و ساختار شفق و همچنین دیگر الگوهای عجیب و غریب در یونوسفر، نویدبخش راهی برای درک چگونگی تغییر میدان‌های مغناطیسی است که یک پله مهم است.»

محققان قصد دارند داده‌های حاصل از تصاویر شفق JWST، مشاهدات میدان مغناطیسی وویجر 2 و شبیه‌سازی دینام را برای تخمین نحوه پیکربندی میدان‌های مغناطیسی سیارات امروزی ترکیب کنند. با این حال، برای درک صحیح فضای داخلی سیارات، محققان می گویند ماموریت های اضافی به غول های یخی ضروری است.

چی یان و همکاران، ساختار هدایت الکتریکی، میدان های مغناطیسی غیرعادی و بالقوه متغیر با زمان را در اورانوس و نپتون، فیزیک ارتباطات (2026) هدایت می کند. DOI: 10.1038/s42005-026-02841-y

کارشناسی علوم زیستی و اکولوژی. پیشینه آزمایشگاه میکروبیولوژی با تجربه اخبار دارویی در صنایع نفت، گاز و تجدیدپذیر. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →