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Urano tem um campo magnético estranho que deixa os cientistas perplexos há 40 anos – podemos finalmente saber por quê
Os campos magnéticos posicionados de Urano e Netuno podem resultar de condições extremas situadas em seu interior profundo. Desvendar o mistério por trás dos campos magnéticos destes mundos está nos dando uma nova visão sobre os interiores pouco conhecidos dos gigantes gelados.
Apenas uma nave espacial já visitou Urano e Netuno, o Viajante 2 espaçonaves que passaram por Urano em janeiro de 1986 e por Netuno em agosto de 1989. A Voyager 2 descobriu que seus campos magnéticos planetários eram, para ser franco, instáveis. O campo magnético de Urano foi deslocado do seu eixo de rotação em 59 graus e nem sequer está centrado no núcleo do planeta, mas está apenas a dois terços do caminho para baixo. Netuno é semelhante, com um campo magnético desordenado deslocado em 47 graus e centrado a meio caminho entre o núcleo e o topo das nuvens visíveis.
Se compararmos esses planetas com Terraque tem um campo magnético estável inclinado apenas 11 graus em relação à rotação do nosso planeta, podemos ver quão extremos são os campos magnéticos dos gigantes gelados.
Várias explicações para os estranhos campos magnéticos dos gigantes gelados foram apresentadas ao longo dos anos. Urano como um todo está inclinado 97 graus e efetivamente gira em torno do sole a especulação é que há bilhões de anos ele foi derrubado por uma colisão com um planeta do tamanho da Terra há muito perdido. Poderia esta colisão também ter distorcido o seu campo magnético?
Esta poderia ser uma explicação plausível se o campo magnético de Netuno também não tivesse sido distorcido de forma semelhante sem ter sofrido uma colisão. Claramente, qualquer que seja a causa, deve ser intrínseca à natureza dos dois planetas gigantes gelados. Agora, um novo estudo realizado por cientistas dos EUA e do Reino Unido, baseado em simulações de computador e em medições dos campos magnéticos dos dois planetas pela Voyager 2, pode ter encontrado uma solução.
A solução para os estranhos campos magnéticos dos gigantes gelados do sistema solar pode resumir-se à forma como os planetas geram o seu campo magnético através do efeito dínamo. Isso surge do movimento convectivo e rodopiante de um líquido eletricamente condutor dentro de um corpo giratório, que é capaz de gerar e manter um poderoso campo magnético.
Dentro da Terra, o fluido eletricamente condutor é o ferro fundido na parte externa do núcleo do nosso planeta e o campo magnético que ele contém. gera tem pólos norte e sul claros – o que chamamos de dipolo, um fenômeno que também podemos ver nos dois pólos magnéticos de uma simples barra magnética.
No entanto, as condições dentro de Urano e Netuno são um pouco diferentes. Como gigantes de gelo, eles contêm muitos voláteis – amônia, hidrogênio, hélio, metano e água ao redor de um provável núcleo rochoso. Além disso, Urano e Netuno estão substancialmente maior que a Terracom 14,5 e 17 vezes a massa do nosso planeta, respectivamente. Este aumento de massa cria condições de esmagamento no interior dos gigantes gelados.
“Nas profundezas de Urano e Netuno, as pressões e temperaturas tornam-se extremamente altas”, disse o líder da equipe de pesquisa Chi Yan, da Universidade do Texas em Austin, que liderou as novas descobertas, em um comunicado. declaração. “Sob essas condições, que podem fazer com que as moléculas de água se quebrem em íons, o material pode tornar-se cada vez mais eletricamente condutor com a profundidade.”
Dada a crescente condutividade elétrica e as composições dos dois planetas, as simulações computacionais foram capazes de replicar os bizarros campos magnéticos de Urano e Netuno. Isto mostrou como a estrutura do campo magnético co-evolui juntamente com as mudanças no movimento do fluido impulsionado pela convecção e pela temperatura dentro dos planetas.
Parece também que esta co-evolução pode ainda não ter terminado. As simulações indicam que os campos magnéticos de ambos os planetas podem mudar significativamente no espaço de apenas algumas décadas.
“A inclinação magnética da Terra varia apenas um grau ou mais ao longo de 50 anos”, disse Yan. “Os nossos modelos mostram que os gigantes de gelo podem comportar-se de forma muito diferente. Em alguns trechos, a inclinação oscila dezenas de graus em décadas. Noutros, muda apenas ligeiramente ao longo do mesmo período.”
A NASA priorizou um nova missão retornar a Urano no início da década de 2040, enquanto a Administração Espacial Nacional da China Tianwen-4 lançamento da missão para Júpiter em 2029, implantará uma pequena sonda para prosseguir até Urano por meio de um estilingue gravitacional. Até então, os cientistas estão descobrindo maneiras criativas de não ter que confiar apenas nas medições dos campos magnéticos da Voyager 2, de 40 anos.
Por exemplo, Tom Stallard, da Northumbria University, no Reino Unido, que é coautor com Yan no novo artigo de pesquisa, tem liderado Telescópio Espacial James Webb (JWST) observações do infravermelho fraco luzes aurorais em Urano e Netuno. Aurorae são geradas quando partículas carregadas no vento solar interagem com o campo magnético de um planeta, conduzindo algumas dessas partículas carregadas para a atmosfera acima dos pólos magnéticos. (Na verdade, Netuno tem um componente quadrupolar, confundindo seus pólos magnéticos norte e sul definidos.) Como tal, a localização das auroras é um bom indicador do que está acontecendo com o campo magnético de um planeta.
“Estamos ocupados a trabalhar no que está contido nestas observações, mas a forma e a estrutura da aurora, bem como outros padrões estranhos na ionosfera (atmosfera superior), prometem fornecer-nos uma forma de compreender como os campos magnéticos mudaram, (o que é) um trampolim importante,” disse Stallard.
A esperança é que, combinando as observações da aurora do JWST com as medições do campo magnético da Voyager 2 e os resultados das simulações de computador, seja possível estimar a configuração dos campos magnéticos em Urano e Netuno hoje e ver como eles se comparam aos da década de 1980.
Isto proporcionaria um teste experimental para ajudar a mostrar se o novo modelo que descreve os campos magnéticos está no caminho certo, embora não tenhamos certeza até que uma nova missão chegue ao quintal dos gigantes de gelo.
As descobertas foram descritas em 3 de novembro na revista Física das Comunicações.
