Нептун и Уран оказались слишком загадочными для ученых

Ученые Высшей технической школы в Цюрихе (Швейцария) опровергли теорию, объясняющую происхождение необычных магнитных полей у Нептуна и Урана. Механизм их возникновения остается нерешенной загадкой астрофизики. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Известно, что магнитные поля Урана и Нептуна сильно отклонены от оси вращения и смещены в сторону от центра обеих планет. Это, возможно, объясняется необычной внутренней структурой планет, например, конвекцией в слое, состоящем из электропроводящей жидкости. Этот слой, в свою очередь, должен окружать стабильный слой, в котором нет циркуляции из-за высокой вязкости.

Компьютерное моделирование показывает, что вода и аммиак, основные компоненты атмосферы Урана и Нептуна, при очень высоких давлениях и температурах находятся в суперионном состоянии, обладая свойствами твердого тела и жидкости. Кислород и азот образуют решетку, а ионы водорода в ней остаются подвижными. Суперионная вода может находиться на глубине стабильного слоя, однако до сих пор не известно, действительно ли вещество в таком состоянии может подавлять конвекцию.

Ученые провели эксперименты с аммиаком при высоком давлении и высокой температуре, чтобы определить эластичность суперионного состояния. Эта характеристика способна повлиять на тепловую конвекцию в мантии планеты. В ходе исследования аммиак был помещен в контейнер диаметром 100 микрометров, который затем зажимается между двумя алмазными наконечниками, что позволяет повергать образцы экстремально высокому давлению. Эластичность аммиака, нагретого затем до двух тысяч градусов Цельсия, измеряется с помощью инфракрасного и зеленого лазера.

Оказалось, что суперионный аммиак, хотя и продемонстрировал эластичность, достаточную для формированию стабильного слоя, обладает слишком низкой вязкостью, чтобы подавить конвекцию. Таким образом, существования искаженных магнитных полей у Урана и Нептуна остается тайной.