Superlativos são a marca registrada do planeta Júpiter. O campo magnético na borda superior da nuvem em torno do maior membro do sistema solar é cerca de dez vezes mais forte que a da Terra, e é de longe o maior magnetosfera em torno de um planeta do nosso Sistema Solar. Apenas por este campo tem uma estrutura semelhante à do nosso planeta, embora os interiores dos dois corpos celestes tem uma estrutura completamente diferente, os investigadores tem mistificado para um longo período de tempo.
Com a ajuda de simulações de computador mais detalhados até o momento, uma equipe liderada pelo Instituto Max Planck para Pesquisa do Sistema Solar em Göttingen já conseguiu explicar a origem do campo magnético no fundo do gigante gasoso.
Júpiter autópsia: As linhas de campo magnético ilustrar a elevada complexidade do campo magnético no interior do planeta, o que, no entanto, rapidamente diminui para além da camada metálica (linha preta). Na superfície, uma parte dipolar que tem uma inclinação de dez graus em relação ao eixo de rotação do domina. A espessura das linhas de campo é uma medida da força do campo magnético local. Na região equatorial, um jato produz feixes de linhas de campo com uma orientação leste-oeste pronunciado na transição para a camada metálica. Os contornos coloridos representam o campo de superfície radial. A cor vermelha indica as linhas de campo orientado para o exterior, azul para dentro; verde indica um campo fraco. O código de cores das seções representa o campo na direção leste-oeste & ndash; vermelho indica o leste, azul para o oeste.
Os campos magnéticos são sempre gerados quando as correntes eléctricas fluem. A terra está rodeado por um campo magnético, porque, no fundo do seu interior, que exista uma massa em fusão que circula de ferro e de níquel. Este movimento dá origem a correntes elétricas que geram o campo magnético dipolar familiares da Terra, da mesma forma que um dínamo de bicicleta opera. Os físicos chamam de geo-dínamo. Mas como o dínamo dentro de Júpiter funciona?
Júpiter é composto predominantemente por hidrogénio e hélio. Fotos do planeta mostram faixas coloridas de nuvem e tornados gigantes como a Grande Mancha Vermelha. A temperatura no limite superior da nuvem é de menos de 100 graus Celsius, mas a temperatura, pressão e aumento da condutividade eléctrica com o aumento da profundidade enormemente.
A uma profundidade de pouco menos de 10 mil quilômetros e uma pressão de vários milhões de atmosferas, o hidrogênio ainda se torna condutivo como um metal - um estado exótico de matéria que não existe na Terra. Ainda não está claro se há um núcleo rochoso no centro do planeta; que poderia atingir cerca de 20 por cento do raio de Júpiter - correspondendo a 14,000 km.
Simulações computacionais anteriores sobre a formação do campo magnético teve que simplificar essa estrutura complexa. A região gasosa superior e a região inferior metálico foram tratados em separado, por exemplo. Assim, existe computação reproduzido correctamente a força e a forma do campo magnético, tal como determinado por sondas.
"Vários colegas supor que certas quantidades físicas mudou de repente, na transição para a região da realização de hidrogênio metálico-like", diz o líder do projeto Johannes Wicht do Instituto Max Planck para Pesquisa do Sistema Solar, em Göttingen. Mas novos modelos de seus colegas da Universidade de Rostock parecem provar que isso provavelmente não é o caso. As propriedades mudam gradualmente, ao longo de toda a camada de gás de modo a que o tratamento separado da região exterior e interior é um pouco justificada.
O passo importante aqui foi o fato de que, pela primeira vez, os físicos baseados em Göttingen tratadas todas as regiões do planeta na mesma simulação. Para o efeito, enorme supercomputador Hydra Max Planck Society em Garching teve que gastar cerca de seis meses na computação.
O resultado foi impressionante: ele retratado campo magnético de Júpiter mais ou menos como sondas espaciais havia determinado que na natureza. "A parte principal do campo magnético, o que parece tão semelhante ao campo magnético da Terra, é gerado no fundo do planeta, onde as propriedades já não mudar tão fortemente", diz Wicht.
As novas simulações indicam que uma segunda dínamo, mais fraco também é ativa, no entanto. Ela opera na zona de transição para a camada metálica perto do equador. Ela é provocada por um vento forte soprando em direção ao leste, um jato chamado, que pode ser reconhecido a partir dos movimentos das nuvens. Nas regiões exteriores, fresco da atmosfera não é ainda possível, por um campo magnético a ser gerado, tal como a condutividade aqui é muito baixa.
Mas em profundidades maiores a temperatura sobe, e em cerca de 8.000 quilômetros abaixo da cobertura de nuvens, a condutividade elétrica, graças à formação de plasma, é alto o suficiente para o dínamo para começar.
"Crucial aqui é o produto da velocidade do vento e da condutividade elétrica", explica Moritz Heimpel da Universidade de Alberta, em Edmonton, Canadá. Assim, uma vez que excede um determinado valor, um campo magnético podem formar. "As tesouras jato do campo magnético na direção leste-oeste e produz uma estrutura de banda magnética característica na região equatorial", diz Thomas Gastine, um membro da equipe do Instituto Max Planck para Pesquisa do Sistema Solar.
"A fim de retratar as propriedades especiais dos dois processos de dínamo envolvidos, foi particularmente importante para modelar as propriedades do interior do planeta com a maior precisão possível", acrescenta Lucia Duarte, que realizou o primeiro cálculo durante o seu trabalho de doutorado na Max Planck Institute em Göttingen.
Assim, dois campos magnéticos forma, que se sobrepõem: a Terra-como na camada profunda do metal-como a realização de hidrogênio, ea estrutura de banda mais fraco gerado pelo jet equatorial. "O campo da Terra-como corresponde em força e estrutura para os dados de medição até à data fornecida por sondas espaciais, que não permitem que a estrutura de banda para ser resolvido", diz Thomas Gastine.
As simulações abrangem um período de cerca de 6500 anos e também revelam mudanças. A força do campo deve variar, por exemplo, e a inclinação do eixo deve alterar de cerca de 0,02 graus por ano. Em breve será possível para a sonda espacial Juno para verificar isso e outras propriedades previstas pelo novo modelo.
A nave espacial norte-americana foi lançada há três anos e deve entrar em uma órbita em torno do planeta gigante, em agosto de 2016 "com os novos dados de medição, vamos descobrir muito mais sobre a estrutura interna eo campo magnético do que foi possível até o momento, e espero que possa confirmar as estruturas de banda bem ", diz Johannes Wicht.
O Galaxy diário via MPS
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