Vashó és a Ganymedes mágneses tere

Egyes égitestek magjának és köpenyének határán vaskristályok képződhetnek – ezeket egyszerűen csak vashóként emlegetik a szakemberek. Ahogy a légkörünkben a felhőszint hidegében képződő hópelyhek az alacsonyabb, melegebb szintekre hullva elolvadnak, úgy olvad el a vashó is, amint az égitestek belsejének melegebb régiói felé hullik. Ez a vashóesés okoz olyan ciklikus áramlásokat a magban, amely aztán a feltételezések szerint lehetővé teszi, hogy mágneses tér alakuljon ki az érintett égitesten.

Egy francia kutatócsoport a Geophysical Research Letters folyóiratban számolt be arról az elméletről, amely a Ganymedes mágneses terére nyújthat magyarázatot. A Ganymedes ugyan a Naprendszer legnagyobb holdja, ám a keletkezése óta eltelt idő alatt még így se maradhatott volna elég meleg a magja ahhoz, hogy az olvadék révén mágneses tere alakuljon ki. A folyamatban főszereplő a Jupiter gravitációja, ennek árapályfűtése tartja olvadt állapotban a hold magját, és járul hozzá a mágnességéhez. Azonban a magban lejátszódó részletek, amelyek ezt lehetővé teszik, nem teljesen világosak. Azt fontos tudni, hogy az efféle kisebb égitestek esetében a mag megszilárdulása kívülről befelé zajlik, mag a Föld esetében belülről kifelé. Ez alapvető különbséget jelent.

A kutatók kísérleti úton vizsgálták meg, hogy vajon helyes elképzelés lehet-e a vashó kialakulása és ennek szerepe a mágnességben. Természetesen nem tudunk olyan körülményeket teremteni, amelyek egy égitest magjában uralkodnak, így a folyamatokat modellező hasonló folyamathoz fordultak a szakemberek: egyszerű desztillált vízhez. Egy alulról hűthető tartályt használtak, amelyben az égitest magjában lejátszódó folyamatok fordított irányban (lentről felfelé) zajlanak, egyéb szempontból azonban ugyanolyanok. Ahhoz, hogy a víz ne fagyhasson hozzá a tartályhoz, egy rendkívül sok sót tartalmazó vízréteget juttattak a tartály aljába, ez átvette a hőmérsékletet, de nem tudott megfagyni a só miatt. (A sós víz a nagyobb sűrűsége miatt lenn tudott maradni.)

Így aztán a kétféle víz határfelületén kezdenek kialakulni a jégkristályok, és azok nem tapadnak a tartályhoz, hanem lebegve felemelkednek a melegebb vízbe, ahol aztán el is olvadnak. Ezzel az egész folyamatot és annak az egész rendszerre kifejtett hatását meg tudták figyelni.

A kísérletek során kiderült, hogy ez a folyamat ciklusokban játszódik le. A felemelkedő kristályok egy olyan áramlatot hoztak létre, amely a kristályképződéssel járó látens hővel együtt felmelegítette az alsó vízréteget. Ennek hatására a kristályképződés leállt, és csak akkor indult újra, amikor ismét kellően le tudott hűlni a víz alsó rétege az alulról érkező hűtés hatására. Ezek a folyamatok ismétlődtek a tartályban, a mérések szerint kb. 23 percenként. (A folyamatról egy gyorsított videófelvételt is megnézhetünk, de sajnos csak letöltés után látható.)

A modellszámítások alapján az olvadt vasmaggal rendelkező égitestekben hasonló folyamat zajlik, a vashó képződése hoz létre áramlatokat az olvadt vasmagban, amely aztán a mágneses mező létrejöttéért felelős. E folyamatok a laborkísérletben tapasztaltakhoz hasonlóan ciklikusak, így a mágnesség is többé-kevésbé szabályos időközönként jelenik meg az adott égitesten.

Az e folyamatok révén kialakuló mágnesség az adott égitesten időben és térben is változik. Efféle módon jöhet létre a Ganymedes és a Merkúr mágneses tere is, de hasonló folyamatok domináltak számos más égitest, például a Holdunk esetében is. Ezzel ugyan nem válaszoltak meg minden részletkérdést, de egy fontos lépéssel közelebb kerültünk a kisebb méretű kőzetbolygók, holdak mágnességének megértéséhez.