Альманах

Эврика  90

Магнитное поле Урана

С момента открытия магнитного поля Урана среди специалистов идет дискуссия о его происхождении. Группа американских физиков и химиков из Лоуренсовской национальной лаборатории (Ливер-мор, штат Калифорния) и Университета штата Калифорния (Лос-Анджелес) создали физическую модель планеты («искусственный» Уран), основанную на последних данных о строении, составе и других параметрах. Ядро Урана, по-видимому, в основном состоит из воды, аммиака и метана; но так как метан в земных условиях в воде не растворяется, в модели он был заменен на изопропанол.

Модель была помещена в контейнер и с помощью газовой «пушки» подвергалась воздействию ударных волн, скорость которых достигала 25 километров в час. Введенные в нее электроды определяли электропроводность вещества; свет, излучаемый материалом при разогреве волнами, позволял судить о температуре; по скорости их прохождения можно определить  давление  в  веществе.

Основная задача состояла в том, чтобы, измерив электропроводность, установить, может ли при таких условиях и составе тело приобретать магнитное поле, сопоставимое по интенсивности с тем, которое наблюдается у Урана.

Согласно прежним оценкам магнитное поле этой планеты вызывается электрическими токами, существующими примерно на полпути между ее центром и поверхностью, то есть в области, где температура достигает 5000 К, а давление 50 ГПа.

В земных условиях «искусственный» Уран оказался сравнительно хорошим изолятором, но при повышении температуры и давления молекулы  его  вещества  начинали распадаться, и электропроводность возрастала. В итоге удалось показать, что мощные ударные волны способны создать условия, при которых возникает магнитное поле, подобное тому, что наблюдается у Урана.

Однако эксперимент показал также, что при давлении, превышающем 20 ГПа, молекулы метана начинают диссоциировать и выпадают мелкие кристаллы алмазов. Далее, в глубине ядра, где давление превышает 60 ГПа, из воды и аммиака выделяются кислород и азот, но атомы в их молекулах «упакованы» с максимально возможной плотностью, как углерод в алмазах. Подобно алмазам, эта форма кислорода и азота практически несжимаема.

Отсюда сделан вывод, что ядро Урана представляет собой смесь алмазов и ранее неизвестных форм кислорода и азота. Они-то и ответственны за возникновение магнитного поля Урана.

«Природа», 1988, № 11, с. 102—103