Οι περισσότεροι πλανήτες φαίνεται να έχουν μαγνητικά πεδία, ακόμη και αν είναι μόνο ασθενή, υπολειμματικά πεδία. Η Γη έχει ισχυρό πεδίο που παράγεται από το εσωτερικό γεωδυναμό της. Οι υπόλοιποι βραχώδεις πλανήτες έχουν μαγνητικά πεδία διαφορετικής ισχύος, με πιθανή εξαίρεση την Αφροδίτη. Οι εξωτερικοί αέριοι πλανήτες, ο Δίας, ο Κρόνος, ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας, έχουν όλοι ισχυρά μαγνητικά πεδία. Τα πεδία όμως των παγωμένων γιγάντων Ουρανού και Ποσειδώνα έχουν παράξενες ιδιότητες.
Το πεδίο της Γης παράγεται από τον τηκτό πυρήνα και την εσωτερική συναγωγή. Τα πεδία των παγωμένων γιγάντων παράγονται πιθανότατα από ηλεκτρικά αγώγιμα ρευστά, δηλαδή πάγους νερού, αμμωνίας και μεθανίου υπό ακραία πίεση και θερμοκρασία, που τους μετατρέπουν σε ιοντικές και υπερ-ιοντικές φάσεις. Εκτός από την ηλεκτρική αγωγιμότητα, ρόλο παίζουν η συναγωγή και η περιστροφή των πλανητών.
Ένα χάος σε σύγκριση με τη Γη
Το μαγνητικό πεδίο της Γης έχει σαφώς καθορισμένους βόρειο και νότιο πόλο, που μετατοπίζονται λίγο με τον χρόνο και αντιστρέφονται κάθε μερικές εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια. Το Voyager 2 έδειξε πόσο διαφορετικοί είναι ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας: τα πεδία τους είναι σε αταξία, κεκλιμένα και πολυκορυφικά.
Το πεδίο του Ουρανού δεν προέρχεται από το κέντρο του και γέρνει σχεδόν 60 μοίρες από τον άξονα περιστροφής. Η γεωμετρία του είναι παράξενη και η ένταση του πεδίου στην επιφάνεια είναι ασύμμετρη. Το πεδίο του Ποσειδώνα είναι παρόμοια παράξενο, αλλά ασθενέστερο, με κλίση περίπου 47 μοιρών και μετατόπιση από το φυσικό κέντρο του πλανήτη. Η πιο κρίσιμη διαφορά είναι ότι τα πεδία των παγωμένων γιγάντων παρουσιάζουν βραχυπρόθεσμη μεταβλητότητα.
Η νέα έρευνα
Νέα έρευνα στο Communications Physics προχώρησε στην κατανόηση των δύο πλανητών. Έχει τίτλο «Electrical conductivity structure drives anomalous and potentially time-varying magnetic fields at Uranus and Neptune» και κύριος συγγραφέας είναι ο Chi Yan, ερευνητικός συνεργάτης στη Jackson School of Geosciences του University of Texas. «Ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας παρουσιάζουν μαγνητικά πεδία που δεν είναι διπολικά και δεν έχουν αξονική συμμετρία, σε αντίθεση με κάθε άλλο γνωστό πλανήτη», γράφουν οι ερευνητές.
Η εργασία βασίζεται σε μοντέλα δυναμό που ελέγχονται από τη σύσταση και τη θερμοκρασία του εσωτερικού. Οι ερευνητές υπέθεσαν ότι η ηλεκτρική αγωγιμότητα αυξάνεται με το βάθος. «Βαθιά μέσα στον Ουρανό και τον Ποσειδώνα, οι πιέσεις και οι θερμοκρασίες γίνονται εξαιρετικά υψηλές», είπε ο Yan. «Υπό αυτές τις συνθήκες, που μπορούν να κάνουν τα μόρια του νερού να διασπαστούν σε ιόντα, το υλικό μπορεί να γίνεται ολοένα πιο ηλεκτρικά αγώγιμο με το βάθος».
Πεδία που αλλάζουν μέσα σε δεκαετίες
Το Voyager 2 μάς έδωσε τη μοναδική καλή κοντινή ματιά στους δύο πλανήτες. Πιθανότατα κατέγραψε τα πεδία σε μια στιγμή του χρόνου, και το μοντέλο δείχνει ότι τα πεδία και των δύο πλανητών θα μπορούσαν να αλλάξουν αισθητά μέσα σε λίγες δεκαετίες. Στη Γη, ο μαγνητικός βόρειος πόλος μετατοπίζεται μεταξύ περίπου 5 και 60 χιλιομέτρων τον χρόνο.
«Η μαγνητική κλίση της Γης μετατοπίζεται μόνο κατά περίπου μία μοίρα σε 50 χρόνια», είπε ο Yan. «Τα μοντέλα μας δείχνουν ότι οι παγωμένοι γίγαντες μπορούν να συμπεριφέρονται πολύ διαφορετικά. Σε ορισμένα διαστήματα η κλίση αλλάζει κατά δεκάδες μοίρες μέσα σε δεκαετίες. Σε άλλα μετατοπίζεται ελάχιστα στο ίδιο χρονικό διάστημα».
Τι ακολουθεί
Το τηλεσκόπιο JWST έχει παρατηρήσει τα βόρεια σέλα των παγωμένων γιγάντων και τα φορτισμένα σωματίδια που εμπλέκονται. Οι παρατηρήσεις αυτές θα μπορούσαν να επιβεβαιώσουν αν τα πεδία έχουν όντως αλλάξει από την επίσκεψη του Voyager 2.
«Δουλεύουμε πάνω σε ό,τι περιέχουν αυτές οι παρατηρήσεις, αλλά η μορφή και η δομή του σέλαος, καθώς και άλλα παράξενα μοτίβα στην ιονόσφαιρα, υπόσχονται έναν τρόπο να κατανοήσουμε πώς άλλαξαν τα μαγνητικά πεδία», είπε ο Tom Stallard, καθηγητής στο Northumbria University, που ηγήθηκε της καμπάνιας παρατηρήσεων του JWST.
Δεν υπάρχουν σταθερά σχέδια για αποστολή στους παγωμένους γίγαντες, υπάρχουν όμως ιδέες, όπως το Uranus Orbiter & Probe και το Neptune Odyssey της NASA.
