В ядре Меркурия идет железный снег
Точно так же, как кристаллы снега образуются в верхних слоях атмосферы, а затем падают на более низкие, более теплые слои и тают, ученые полагают, что в расплавленных железных ядрах некоторых планетарных тел происходит явление, называемое железным снегом.
Охлаждение вблизи границы ядро-мантия приводит к образованию кристаллов железа, которые плавятся по мере падения в глубину горячего ядра. Это движение может создавать магнитные поля в некоторых небольших небесных телах, таких как Меркурий и спутник Юпитера Ганимед.
В своем эксперименте Людовик Юге и его исследовательская группа из университетов Гренобля и Марселя смоделировали железный снег в лаборатории с использованием водяного льда и обнаружили отчетливые циклы образования кристаллов и бездействия. Для ядер планетарных тел, полученные результаты могут означать, что магнитные поля периодически появляются и исчезают, когда их динамо-машины включаются и выключаются.
Простая экспериментальная установка ученых представляет собой резервуар с водой, охлаждаемый снизу, со слоем соленой воды на дне, чтобы предотвратить прилипание кристаллов льда. По мере того как нижние слои пресной воды охлаждались, они образовывали кристаллы льда, которые всплывали вверх и таяли, достигая более теплых слоев. Это создало опрокидывающий поток, который, наряду со скрытым теплом, создаваемым образованием кристаллов, в конечном итоге нагрел нижние слои воды и остановил образование кристаллов льда. Когда вода снова остыла, процесс начался заново.
Исследователи обнаружили, что в их экспериментах эти «всплески» образования кристаллов повторялись примерно каждые 1400 секунд.
Модель показала, что планетарные тела с расплавленными железными ядрами могут проходить через подобные всплески образования железного снега, которые создают внутренние потоки жидкости в расплавленном железе, приводя в движение своего рода периодическую динамо-машину, генерирующую планетарное магнитное поле. Таким образом, в этих телах магнитные поля могут возникать и исчезать через не вполне регулярные промежутки времени.
Авторы отмечают, что остается несколько вопросов об этом процессе, в том числе какая степень переохлаждения необходима для образования кристаллов, каково коллективное движение частиц железного снега и как это движение влияет на крупномасштабные потоки внутри ядра.