I en ny studie, publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences (Militzer, 2024) den 25 november 2024, presenteras en spännande förklaringsmodell för Uranus och Neptunus ovanliga magnetfält. Detta fenomen har förbryllat forskare sedan Voyagersonderna upptäckte att planeternas magnetfält är lutande, oregelbundna och inte centrerade kring planetens mitt. Studien bygger på avancerade datorsimuleringar som föreslår att planeternas inre struktur spelar en nyckelroll i dessa magnetiska anomalier.
Till skillnad från Jorden, vars magnetfält genereras djupt i dess flytande järnkärna genom dynamo-effekten, verkar Uranus och Neptunus magnetfält uppstå i ett tunnare, yttre skikt. Enligt studien separeras de så kallade planetära isarna – en blandning av vatten, ammoniak och metan – i två distinkta lager under planeternas extrema tryck- och temperaturförhållanden.Det övre lagret är rikt på vatten, elektriskt ledande och konvektivt, vilket gör det dynamiskt aktivt och ansvarigt för att skapa magnetfältet. Det undre lagret består däremot av en blandning av kol, kväve och väte, och är stabilt och icke-konvektivt. Även om det inte direkt bidrar till magnetfältet, fungerar det som en barriär som isolerar det övre skiktets rörelser och förhindrar att dessa sprids neråt. Detta gör att magnetfältet begränsas till en tunn, yttre zon, vilket är en nyckelfaktor för planeternas ovanliga magnetiska struktur. Denna uppdelning förklarar de kaotiska och lutande magnetfälten som Voyager 2 mätte.
Som alla teorier bygger dessa resultat på hypoteser som testats med datorsimuleringar, där forskarna använt fysikaliska modeller för att förklara de observationer som Voyagersonderna gjorde. Militzers modell har framgångsrikt återskapat egenskaper hos både magnetfält och gravitationsdata, men alternativa förklaringar finns fortfarande. Exempelvis kan andra typer av kemisk stratifiering eller olika konvektionsmönster bidra till liknande resultat.
I Auroras senaste artikel om Voyagersondernas fortsatta bidrag till rymdforskningen (läs mer här) diskuterades just Uranus magnetiska anomalier. Den aktuella studien visar hur Voyagers data, trots att de är flera decennier gamla, fortsätter att inspirera till nya insikter och utmaningar. För att verkligen förstå dessa planeters inre dynamik kommer framtida rymdsonder att spela en avgörande roll. Med avancerad teknik, som en Doppler-imager eller atmosfäriska sonder, kan forskare mäta planeternas inre lager och bättre avgöra hur dessa strukturer påverkar magnetfältet.
Sammanfattningsvis är detta en viktig pusselbit som för oss närmare en förklaring av Uranus och Neptunus magnetfält, men den lämnar också öppet för vidare forskning. Vetenskapen är en pågående process, där varje nytt steg för oss lite närmare en helhetsförståelse av solsystemets komplexitet.
