Magnetické pole Jupiteru má podivnou strukturu

Pozorování Juno odhalují, že Jupiterovo magnetické pole má šílený oblak.

Tento vylepšený barevný obrázek od Juno ukazuje vířící cloudové pásy jižní polokoule Jupiteru. Měření magnetického pole planety ukazuje, že magnetické pole v této polokouli je součástí globální dipolární struktury, jako tyčový magnet, ale pole na severní polokouli je složitější.
NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Kevin M. Gill

Jupiter má nejsilnější magnetické pole ze všech planet ve sluneční soustavě. Stejně jako pole, které skrývá Zemi, je v podstatě dipolární, což znamená, že má severní pól a jižní pól, podobně jako pole vytvořené magnetickou tyčí. Opravdu, opravdu velký magnetický magnet.

Magnetické pole Země je vytvářeno vířením tekutého železa ve vnějším jádru planety. Železo vede elektřinu a měnící se elektrický proud vytváří magnetické pole. Takže jak tekuté železo cykluje nahoru a dolů, přenáší teplo z centra planety do pláště a poté se znovu potápí, vytváří silné elektrické proudy, které zase produkují globální pole planety.

Ale Jupiter nemá železné jádro. Ve skutečnosti je nejasné, zda vůbec má jádro. Podle Junoových pozorování může být jádro „fuzzy“, „koncentrace horniny a ledu, která se rozpustila (nebo je stále rozpouští) do okolního vodíku. Místo toho je zdrojem globálního pole svrchní plášť kovového vodíku, kde molekuly vodíku obchodují s elektrony a vytvářejí proudy. Rotace planety organizuje výsledné magnetické pole do dipólu.

Nebo alespoň to tak je. Kimberly Moore (Harvard) a jeho kolegové objevili v září 6th Nature a objevili podivný oblak magnetického pole vystřeleného z oblasti na severní polokouli Jupiteru a znovu se objevující planetu na jejím rovníku. A je třikrát silnější než hlavní pole dipólu.

Detekce neviditelného

Když letí kolem Jupiteru, kosmická sonda Juno měří magnetické pole planety pomocí dvou přístrojů zvaných fluxgate magnetometry . V jádru každého magnetometru leží dva kroužky, vyrobené z materiálu, který pohlcuje magnetické pole. Myslete na to jako na magnetickou houbu. Stejně jako houba, materiál může držet tolik, než se nasycuje.

Vědci mohou magneticky „zaplnit“ prstence tím, že prochází proudem skrz dráty, které jsou kolem nich, nejprve jedním směrem, poté druhým, vysvětluje John Connerney (NASA Goddard Space Flight Center), který vede Junoovy vyšetřování magnetometrů a je spoluautorem nová studie. Pokud však v prostředí existuje jiné magnetické pole, prsteny ho také nasáknou. Tím se sníží množství aplikovaného pole, které mohou kroužky absorbovat z drátů v jednom směru (zarovnané s okolním polem), ale zvýší se množství absorbované z proudu protékajícího druhým směrem. Když magnetometr odstraní tuto nerovnováhu pomocí jiné struktury drátu vinuté kolem každého z prstenů, přístroj měří, jak silné je environmentální pole na základě toho, kolik proudu potřebuje k tomu, aby se pole v prstencích posunulo na nulu. Orientace cívek určuje směr vnějšího pole.

Magnetometr ale detekuje pouze magnetické pole, kterým kosmická loď letí. Vědci musí z těchto měření extrapolovat, pomocí podrobných výpočtů mapovat pole na cloudtopy planety a níže.

Vědci potvrdili existenci bizarního magnetického prvku, jehož náznaky se objevily v analýze z loňského roku na jeho první oběžné dráze. Struktura vypadá jako ohon střílet ven z čela planety a reentering nosem, v místě, kde tým volá Velká modrá skvrna (pro jeho barvu v mapě pole planety). Na jižní polokouli není nic podobného tomuto ohonu.

"Byl to velmi neočekávaný výsledek, " říká Moore. "Proč je pole na jedné polokouli tak jednoduché a na druhé tak komplikované?"

Juno létá blíže k severnímu pólu Jupiteru než k jihu, ale vědci jsou přesvědčeni, že rozdíl neovlivňuje jejich data: Rozlišení jejich mapy severní polokoule je pouze o něco lepší než u jižní mapy, vysvětluje. .

Proč tento magnetický culík existuje? Vědci to nevědí. Tým zvažuje ve své práci několik nápadů, s největší pravděpodobností je to, že v kovovém vodíkovém plášti je nějaký druh vrstvení, který je v chaosu s konvekčním vzorcem. Vrstvení by mohlo přirozeně vznikat s rozpouštějícím se jádrem: Hornina a led smíchané s vodíkem by zvýšily hustotu, a pokud by toto míchání nebylo jednotné, mohlo by to vytvořit vrstvy různé hustoty, které by mohly destabilizovat cyklické konvekční vzorce nebo podněcovat různé konvekční vzorce v odlišné vrstvy.

Každý scénář by mohl vést k jeho vlastnímu magnetickému vzoru ve vysokých šířkách. Jak Juno pokračuje ve svých ponorech, shromažďuje polární pozorování potřebná k určení, která teorie nejlépe odpovídá datům.

Odkaz:

KM Moore a kol. „Komplexní dynamo odvozené z hemisférické dichotomie magnetického pole Jupitera.“ Příroda . 6. září 2018.


Přečtěte si více o magnetickém poli Země v čísle Sky & Telescope z března 2018 .