لدى نبتون وأورانوس لغز مغناطيسي، ولكن قد يتم حل القضية أخيرًا

عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.

عندما شقت المركبة الفضائية فوييجر 2 التابعة لناسا طريقها إلى المناطق الخارجية للنظام الشمسي في أواخر الثمانينيات، لاحظت شيئًا غريبًا. كان كلا الكوكبين العملاقين الجليديين، أورانوس ونبتون، يفتقران إلى ما يعرف بـ “المجال المغناطيسي ثنائي القطب”. وكان هذا في تناقض صارخ مع عالمنا الصخري، وكذلك مع الاثنين عمالقة الغاز كوكب المشتري و زحل.

عندما تبرد المواد الكثيفة القريبة من سطح الكوكب، فإنها تميل إلى الغرق في باطن الكوكب. ومن ناحية أخرى، فإن المواد الأكثر سخونة القريبة من باطن الكوكب سترتفع. يؤدي الجمع بين المواد الغارقة والصاعدة إلى خلق الحمل الحراري، مما يؤدي إلى حركة المواد واختلاطها داخل الكوكب. وإذا كان الجزء الداخلي من الكوكب موصلًا للكهرباء (كما هو الحال في المعدن السائل أو الماء)، فإن المادة الحاملة – التي توصف غالبًا بالدينامو – ستولد مجالًا مغناطيسيًا ثنائي القطب. فكر في الأمر وكأنه مغناطيس ذو قطبين شمالي وجنوبي. هذه هي العملية التي تولد الأرض المجال المغنطيسي – الحاجز الواقي الذي يحمينا من الجسيمات المشحونة.

لكن هذه العملية غائبة عن أورانوس و نبتون. فتساءل العلماء: ولماذا يكون ذلك؟

على مدى العقدين الماضيين، توقع الباحثون أن هذا يرجع إلى عدم قدرة طبقات المواد داخل هذه العوالم على الاختلاط، مما يوقف أي حركة للحمل الحراري تؤدي إلى ظهور مجالات مغناطيسية ثنائية القطب في كواكب مثل كوكبنا. ولكن، في حين اتفق الباحثون في نهاية المطاف على أن المشكلة ترجع بالفعل إلى فصل الطبقات داخل هذه العوالم، إلا أن هيئة المحلفين ما زالت غير متأكدة من تركيب هذه الطبقات. الآن، يعتقد بوركهارد ميليتزر، عالم الكواكب في جامعة كاليفورنيا، بيركلي، أن لديه إجابة.

متعلق ب: لماذا المجال المغناطيسي لنبتون غريب جدًا؟ قد يكون الجواب هو جزيء غريب

“لدينا الآن، أود أن أقول، نظرية جيدة لماذا يمتلك أورانوس ونبتون مجالات مختلفة حقًا، وهي مختلفة تمامًا عن أرض, كوكب المشتري وقال ميليتسر في بيان: “وزحل”.

مع العلم بذلك، حاول ميليتزر قبل 10 سنوات، محاكاة الأجزاء الداخلية لهذه العوالم باستخدام أجهزة الكمبيوتر عن طريق حشر ما يقرب من 100 ذرة من الكربون والأكسجين والنيتروجين والهيدروجين (بنسب تعكس وفرتها في المراحل المبكرة من الكون). النظام الشمسي) عند الضغط ودرجات الحرارة التي تعكس تصميماتها الداخلية. ومع ذلك، فإنها لم تسفر عن طبقات متميزة.

وبالانتقال سريعًا إلى العام الماضي، وبمساعدة التعلم الآلي، تمكن ميليتزر من محاكاة سلوك 540 ذرة بنسب مماثلة، ووجد أن الطبقات كان شكل طبيعي كما الذرات تم تسخينها وضغطها. وقال: “في أحد الأيام، نظرت إلى النموذج، وقد انفصل الماء عن الكربون والنيتروجين. وما لم أستطع فعله قبل 10 سنوات أصبح يحدث الآن.”

“فكرت، واو! الآن أعرف لماذا تتشكل الطبقات: إحداهما غنية بالمياه والأخرى غنية بالكربون، وفي أورانوس ونبتون، يوجد النظام الغني بالكربون الموجود بالأسفل. الجزء الثقيل يبقى في في الأسفل، ويبقى الجزء الأخف في الأعلى ولا يمكنه القيام بأي حمل حراري”.

يتنبأ نموذج ميليتزر أنه تحت الغلاف الجوي لأورانوس الذي يبلغ سُمكه 3000 ميل (ما يزيد قليلاً عن 4800 كيلومتر)، توجد طبقة غنية بالمياه يبلغ عمقها 5000 ميل (ما يزيد قليلاً عن 8000 كيلومتر). وتحت ذلك، توجد أيضًا طبقة غنية بالهيدروكربونات يبلغ سمكها 5000 ميل، ولها نواة صخرية بحجم كوكب الأرض تقريبًا. الزئبق في مركزها.

على الرغم من كونه أكبر كتلة من أورانوس، فإن نبتون لديه قطر إجمالي أصغر وغلاف جوي أرق مقارنة بمواطنه الجليدي. ومع ذلك، فمن المرجح أن تشترك في طبقات متباينة مماثلة غنية بالمياه وغنية بالهيدروكربونات، مع أ المريخ-حجم اللب الصخري (يوفر الكتلة الإضافية).

“إذا سألت زملائي: ما الذي يفسر في رأيك مجالات أورانوس ونبتون؟” قد يقولون: حسنًا، ربما يكون هذا المطر الماسي، ولكن ربما يكون خاصية المياه التي نسميها فائقة التأين،” قال ميليتزر. “من وجهة نظري، هذا غير معقول. ولكن إذا كان لدينا هذا الفصل إلى طبقتين منفصلتين، فيجب أن يفسر ذلك”.

ويأمل ميليتزر أن يتمكن يومًا ما من اختبار فرضيته من خلال التجارب المعملية التي تعكس الظروف الداخلية لهذه العوالم. يقول ميليتزر إن إرسال مهمة إلى أورانوس يمكن أن يقدم إجابات أيضًا.

نُشرت الورقة في 25 نوفمبر في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.