Turbulens i planetariske kerner begejstret af tidevand

Virkelige skjolde mod partikler med høj energi, planeternes magnetfelter fremstilles ved at jern bevæger sig i deres flydende kerne. Men den dominerende model for at forklare dette system passer ikke til de mindste himmellegemer. Forskere ved Institut de Recherche sur les Phénomènes Hors Equilibre (IRPHE, CNRS/Aix Marseille Université/Centrale Marseille) og University of Leeds har foreslået en ny model, der tyder på, at turbulens i de flydende kerner skyldes tidevand produceret af gravitationsinteraktioner mellem himmellegemer. Modellen udleder, at i stedet for at skyldes store, turbulente smeltede jernhvirvler langt fra overfladen, bevægelser i kernen skyldes overlejringen af ​​mange bevægelser af bølgetypen. Dette værk blev offentliggjort i Fysisk gennemgangsbreve den 21. juli, 2017.

Forskere er enige om, at magnetiske felter dannes og forbliver på grund af jern, der strømmer i den flydende kerne. Diskussioner bliver mere komplicerede, når de forsøger at bestemme, hvad der tillader disse kolossale masser at bevæge sig. Den dominerende model er baseret på langsom afkøling af himmellegemer, som forårsager konvektion, hvilket igen skaber store hvirvler af smeltet jern parallelt med himmellegemets rotationsakse. Men små planeter og måner afkøles for hurtigt til, at et magnetfelt kan opretholdes der ved konvektion flere milliarder år efter, at de dannes. Forskere ved IRPHE (CNRS/Aix Marseille Université/Centrale Marseille) og University of Leeds har nu præsenteret en alternativ model, hvor det er gravitationsinteraktioner mellem himmellegemer, der forstyrrer kernen.

Tidevand, produceret af disse tyngdekraftsinteraktioner, forstyrrer faktisk kernen periodisk og forstærker bølgebevægelser, der er naturligt til stede i det roterende flydende jern. Dette fænomen ender med at producere et fuldstændigt turbulent flow, hvis natur endnu ikke er godt forstået. For at studere dette, forskere brugte en numerisk model af en lille pakke af en planetarisk kerne, frem for at simulere kernen som helhed, hvilket ville kræve for meget beregningsevne. Denne fremgangsmåde tillader fin karakterisering af de bevægelser, der er skabt i ekstreme geofysiske regimer, samtidig med at de væsentlige fysiske egenskaber bevares. Forskerne har vist, at turbulens er resultatet af overlejring af et meget stort antal bølgebevægelser, der permanent udveksler energi. Denne specifikke tilstand, kaldet bølgeturbulens, kan ses som analog i tre dimensioner til bevægelsen af ​​havets overflade, langt fra kyster.

Dette arbejde åbner vejen til nye modeller, der tillader bedre forståelse og forudsigelse af egenskaberne ved magnetfeltet i himmellegemer. Denne tidevandsmodel ville gælde for alle kredsende kroppe, der er tilstrækkeligt forstyrret af nabostjerner, planeter eller måner.