Verkliga sköldar mot högenergipartiklar, planets magnetfält produceras av järn som rör sig i deras flytande kärna. Men den dominerande modellen för att förklara detta system passar inte de minsta himmelkropparna. Forskare vid Institut de Recherche sur les Phénomènes Hors Equilibre (IRPHE, CNRS/Aix Marseille Université/Centrale Marseille) och University of Leeds har föreslagit en ny modell som tyder på att turbulens i de flytande kärnorna beror på tidvatten som produceras av gravitationella interaktioner mellan himmelska kroppar. Modellen drar slutsatsen att istället för att bero på stora, turbulenta smältjärnvirvlar långt från ytan, rörelser i kärnan beror på överlagring av många rörelser av vågtyp. Detta arbete publicerades i Fysiska granskningsbrev den 21 juli, 2017.

Forskare är överens om att magnetiska fält bildas och förblir på grund av järn som flyter i den flytande kärnan. Diskussioner blir mer komplicerade när de försöker bestämma vad som gör att dessa kolossala massor kan röra sig. Den dominerande modellen bygger på långsam nedkylning av himmelska kroppar, som orsakar konvektion, som i sin tur skapar stora virvlar av smält järn parallellt med himlakroppens rotationsaxel. Men små planeter och månar svalnar för snabbt för att ett magnetfält ska kunna upprätthållas där genom konvektion flera miljarder år efter att de bildats. Forskare vid IRPHE (CNRS/Aix Marseille Université/Centrale Marseille) och University of Leeds har nu presenterat en alternativ modell där det är gravitationsinteraktioner mellan himlakroppar som stör kärnan.

Tidvatten, produceras av dessa gravitationella interaktioner, stör verkligen kärnan regelbundet och förstärker vågrörelser som finns naturligt i det roterande flytande järnet. Detta fenomen slutar producera ett helt turbulent flöde, vars natur ännu inte är väl förstådd. För att studera detta, forskare använde en numerisk modell av ett litet paket av en planetär kärna, snarare än att simulera kärnan som helhet, vilket skulle kräva för mycket beräkningseffekt. Detta tillvägagångssätt tillåter fin karakterisering av rörelser som skapas i extrema geofysiska regimer, samtidigt som de väsentliga fysiska egenskaperna bibehålls. Forskarna har visat att turbulens är resultatet av överlagring av ett mycket stort antal vågrörelser som permanent utbyter energi. Detta specifika tillstånd, kallas vågturbulens, kan ses som analog i tre dimensioner till rörelsen av havets yta, långt från stränderna.

Detta arbete öppnar vägen till nya modeller som möjliggör bättre förståelse och förutsägelse av egenskaperna hos magnetfältet hos himmelska kroppar. Denna tidvattenmodell skulle gälla alla kretsande kroppar som är tillräckligt störda av närliggande stjärnor, planeter eller månar.