«Залізний сніг» може бути відповідальним за появу та зникнення магнітного поля планет

Вчені вважають, що у розплавлених залізних ядрах деяких планет спостерігається явище, яке називається залізним снігом. Воно аналогічне тому, як у верхніх шарах атмосфери утворюються кристали снігу, які опускаються нижче і тануть, опинившись у тепліших висотах. Охолодження поблизу межі ядро-мантія призводить до утворення кристалів заліза, які плавляться в міру падіння глибше в гаряче ядро. Цей рух може створювати магнітні поля в деяких менших тілах, таких як Меркурій і супутник Юпітера Ганімед, але його динаміка маловідома, повідомляє Phys.org.

ВАС ЗАЦІКАВИТЬ

Чи дійсно не існує двох однакових сніжинок: що кажуть вчені

Під час нового дослідження Людовік Юге з Університету Савойї Монблан та його колеги провели перший у своєму роді експеримент із моделювання залізного снігу. Вони використовували водяний лід та виявили виразні цикли утворення та бездіяльності кристалів. Вчені вважають, що це вказує на те, що магнітні поля планет періодично з'являються і зникають, коли їх динамо-машини включаються та вимикаються.

Установка, яку використовували вчені, складалася із резервуару з водою, що охолоджувався знизу. На дні був шар солоної води, який мав запобігти прилипанню кристалів. У міру того, як нижні шари прісної води охолоджувалися, вони утворювали кристали льоду, які спливали вгору і танули, досягаючи теплішої води. Це створило перекидаючий потік, який, поряд із прихованим теплом, створюваним утворенням кристалів, зрештою нагрів нижні шари води та зупинив утворення кристалів льоду. Коли вода знову достатньо остигнула, процес почався заново.

Дослідники виявили, що у їхніх експериментах ці «сплески» утворення кристалів повторювалися приблизно кожні 1400 секунд. Ця швидкість контролювалася дифузією тепла в охолодному шарі з деякою мінливістю, ймовірно, через неоднорідність зародка кристалів.

Це моделювання показало, що планети з розплавленими залізними ядрами можуть проходити через схожі цикли утворення залізного снігу, які створюють внутрішні потоки рідини в розплавленому залізі, рухаючи періодичне динамо, що генерує планетарне магнітне поле. Тобто магнітні поля можуть з'являтися та зникати через певні проміжки часу.

Вчені визнають, що залишається кілька питань, які потребують відповіді. Наприклад, який ступінь переохолодження необхідний для утворення кристалів, як частинки заліза рухаються і як ці рухи впливають на потоки всередині ядра.

Раніше вчені заявили, що ядро Землі коливається навколо своєї осі кожні 8,5 років. Зміщення, ймовірно, викликані тим, що ядро не щільно прилягає до мантії планети.