A sinistra:simulazione di una particella cubica situata nel nucleo liquido di un pianeta disturbato dagli effetti delle maree. Focalizzando la loro analisi elettronica su questo dominio ridotto, i ricercatori hanno avuto accesso a regimi simili ai regimi planetari. Il flusso assume la forma di onde sovrapposte che interagiscono in modo non lineare fino a formare turbolenze d'inerzia d'onda tridimensionale (vedi campo di vorticità verticale al centro), in contrasto con i modelli in cui il flusso diventa strutture di turbolenza su larga scala allineate con l'asse di rotazione (vedi campo di vorticità verticale a destra). Credito:Thomas Le Reun / Institut de Recherche sur les Phénomènes Hors Equilibre (IRPHE, CNRS/Aix Marseille Université/Centrale Marseille)
Veri e propri scudi contro le particelle ad alta energia, i campi magnetici dei pianeti sono prodotti dal ferro che si muove nel loro nucleo liquido. Eppure il modello dominante per spiegare questo sistema non si adatta ai corpi celesti più piccoli. I ricercatori dell'Institut de Recherche sur les Phénomènes Hors Equilibre (IRPHE, CNRS/Aix Marseille Université/Centrale Marseille) e l'Università di Leeds hanno proposto un nuovo modello che suggerisce che la turbolenza nei nuclei liquidi è dovuta alle maree prodotte dalle interazioni gravitazionali tra i corpi celesti. Il modello ne deduce che invece di essere dovuto a grandi vortici turbolenti di ferro fuso lontano dalla superficie, i movimenti nel nucleo sono dovuti alla sovrapposizione di molti movimenti di tipo ondulatorio. Questo lavoro è stato pubblicato in Lettere di revisione fisica il 21 luglio, 2017.
Gli scienziati concordano sul fatto che i campi magnetici si formano e rimangono a causa del ferro che scorre nel nucleo liquido. Le discussioni si complicano quando si cerca di determinare cosa permette a queste colossali masse di muoversi. Il modello dominante si basa sul lento raffreddamento dei corpi celesti, che provoca convezione, che a sua volta crea grandi vortici di ferro fuso paralleli all'asse di rotazione dell'astro. Ma i piccoli pianeti e lune si raffreddano troppo rapidamente perché un campo magnetico possa essere mantenuto lì per convezione diversi miliardi di anni dopo la loro formazione. I ricercatori dell'IRPHE (CNRS/Aix Marseille Université/Centrale Marseille) e dell'Università di Leeds hanno ora presentato un modello alternativo in cui sono le interazioni gravitazionali tra i corpi celesti a disturbare il nucleo.
maree, prodotto da queste interazioni gravitazionali, infatti disturbano periodicamente il nucleo e amplificano i movimenti ondulatori naturalmente presenti nel ferro liquido rotante. Questo fenomeno finisce per produrre un flusso completamente turbolento, la cui natura non è ancora ben compresa. Per studiare questo, i ricercatori hanno utilizzato un modello numerico di una piccola particella di un nucleo planetario, piuttosto che simulare il nucleo nel suo insieme, che richiederebbe troppa potenza di calcolo. Questo approccio consente una caratterizzazione fine dei movimenti creati in regimi geofisici estremi, pur mantenendo le caratteristiche fisiche essenziali. I ricercatori hanno dimostrato che la turbolenza è il risultato della sovrapposizione di un numero molto elevato di movimenti ondulatori che scambiano energia in modo permanente. Questo stato specifico, chiamata turbolenza delle onde, può essere visto come analogo in tre dimensioni al movimento della superficie dell'oceano, lontano dalle rive.
Questo lavoro apre la strada a nuovi modelli che consentono una migliore comprensione e previsione delle proprietà del campo magnetico dei corpi celesti. Questo modello di marea si applicherebbe a tutti i corpi orbitanti che sono sufficientemente disturbati dalle stelle vicine, pianeti o lune.
