Odkryto tajemnicę pola magnetycznego Urana

Uran to jedna z najbardziej fascynujących planet Układu Słonecznego. Choć z pozoru przypomina swojego sąsiada, Neptuna, Uran kryje w sobie wiele zagadek, które od lat intrygują naukowców. Jedną z nich jest tajemnica jego niezwykłego pola magnetycznego, które różni się znacząco od większości innych planet. Teraz wreszcie możemy być bliżej rozwiązania tej zagadki.

Badania rosyjskich i chińskich chemików sugerują, że odpowiedź może kryć się w głębinach lodowego giganta - w specyficznych warunkach panujących we wnętrzu tej planety. Odkryli oni, że w tych ekstremalnych warunkach może powstawać szczególny rodzaj silnie zjonizowanych cząsteczek wody, które mogą generować pole magnetyczne Urana.

Zespół naukowców pod kierownictwem profesora Dongu Xiao z Uniwersytetu Nankai w Chinach odkrył, że w warunkach wysokiego ciśnienia i silnej kwasowości, jakie panują we wnętrzu Urana i Neptuna, cząsteczki wody mogą przyjmować niezwykłą formę. Zamiast typowych cząsteczek H2O, mogą one zawierać dwa "dodatkowe" protony, tworząc swego rodzaju "aquodium" - silnie zjonizowane cząsteczki o wzorze chemicznym H4O++. Te niezwykłe jony mogą następnie generować silne pole magnetyczne, wyjaśniając tym samym zagadkę magnetyzmu lodowych gigantów.

"W normalnych warunkach taka konfiguracja atomów jest skrajnie niekorzystna z energetycznego punktu widzenia, jednak z naszych obliczeń wynika, że zachodzi ona w dwóch warunkach – w obecności wysokiego ciśnienia oraz w środowisku silnie kwaśnym, w którym występuje duża liczba wolnych protonów" - wyjaśnia profesor Dong Xiao

Odpowiednie warunki do powstawania tego typu cząsteczek wody istnieją właśnie w głębinach Urana i Neptuna - dwóch planet-olbrzymów, których mechanizmy wytwarzania pól magnetycznych wciąż pozostają zagadką dla naukowców.

Uran i Neptun to dwie największe planety gazowe w naszym Układzie Słonecznym. W przeciwieństwie do Jowisza i Saturna, ich pola magnetyczne znacząco różnią się od typowego modelu dipola magnetycznego. Zamiast tego wykazują one złożoną, nieregularną strukturę, której przyczyny naukowcy starają się wyjaśnić od dekad.

Jowisz i Saturn generują swoje pola magnetyczne w wyniku konwekcji płynnego metalicznego wodoru w ich wnętrzach. U Urana i Neptuna ten mechanizm wydaje się nie działać - ich pola magnetyczne są znacznie słabsze, a ich oś magnetyczna jest przesunięta względem osi rotacji planety.

Przez lata naukowcy wysuwali różne hipotezy próbując wyjaśnić tę zagadkę. Sugerowano między innymi, że pola mogą być generowane przez ciekłe oceany amoniaku czy wodoru we wnętrzach tych planet. Jednak żadna z tych teorii nie została do tej pory w pełni potwierdzona. Teraz nowe odkrycie może rzucić nowe światło na ten problem. Jeśli rzeczywiście w głębinach Urana i Neptuna istnieją duże ilości silnie naładowanych jonów "aquodium", mogą one generować obserwowane, niezwykłe pola magnetyczne tych planet.

W głębinach Urana i Neptuna same jony wodoru, czyli protony, niosą ładunek i to niekoniecznie w postaci wolnych jonów H+, ale np. w postaci hydronium H3O+, amon. NH4+ i inne jony uzupełniają tę serię jonem H4O++, którego skład chemiczny jest bardzo interesujący. Odkrycie to to kolejny krok w poznawaniu tajemnic Urana i Neptuna - dwóch najbardziej zagadkowych planet Układu Słonecznego. Choć zaliczane są one do kategorii "lodowych gigantów", ich wnętrza wciąż kryją wiele nieodgadnionych zagadek.

Uran, trzecia co do wielkości planeta naszego układu, jest niezwykle intrygującym obiektem. Obraca się na boku, co oznacza, że jego oś obrotu jest prawie równoległa do płaszczyzny orbity wokół Słońca. To powoduje, że na biegunach planety panują ekstremalnie niskie temperatury, sięgające nawet -224°C. Dodatkowo Uran wykazuje niezwykłe pole magnetyczne, które jest silnie przesunięte względem środka planety. Jego oś magnetyczna odchyla się od osi obrotu o aż 59 stopni, co jest unikatowym zjawiskiem w Układzie Słonecznym. 

Neptun z kolei, choć nieco mniejszy od Urana, również wykazuje złożoną strukturę pola magnetycznego, różniącą się od typowych modeli. Naukowcy od lat próbują zrozumieć, co może być źródłem tych niezwykłych właściwości lodowych gigantów. Odkrycie "aquodium" we wnętrzach Urana i Neptuna może okazać się kluczem do rozwiązania tej zagadki. Jeśli rzeczywiście w tych ekstremalnych warunkach mogą powstawać silnie naładowane jony wody, mogłoby to tłumaczyć obserwowane pola magnetyczne tych planet.

Choć wciąż potrzeba więcej badań, by potwierdzić tę hipotezę, to niewątpliwie jest to ważny krok naprzód w zrozumieniu niezwykłej natury lodowych gigantów. Być może już wkrótce uda się ostatecznie rozwikłać kolejną z tajemnic kryjących się w głębinach Układu Słonecznego.