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Il flusso e riflusso del ghiaccio ferroso può causare l’andirivieni dei campi magnetici

fonte: Lettere di ricerca geofisica

Proprio come i cristalli di ghiaccio si formano nell'alta atmosfera, poi cadono ad altitudini più basse e più calde e si sciolgono, gli scienziati ritengono che nei nuclei di ferro fuso di alcuni corpi planetari si verifichi un fenomeno chiamato ghiaccio di ferro: il raffreddamento vicino al confine nucleo-mantello crea cristalli di ferro. , che si sciolgono quando cadono nella profondità del nucleo caldo. Questo movimento potrebbe creare campi magnetici in alcuni corpi più piccoli come Mercurio e Ganimede, la luna di Giove, ma le sue dinamiche non sono ben note.

In un esperimento che è il primo di questo genere… Hoggett et al. hanno modellato il ghiaccio di ferro in laboratorio utilizzando ghiaccio d'acqua e hanno trovato cicli distinti di formazione e inattività dei cristalli. Estrapolando ai corpi planetari, i risultati potrebbero significare che i campi magnetici planetari vanno e vengono periodicamente mentre i loro generatori si accendono e si spengono.

La semplice configurazione sperimentale dei ricercatori prevede un serbatoio di acqua raffreddata dal fondo, con uno strato di acqua salata sul fondo per evitare che i cristalli di ghiaccio si attacchino. Quando gli strati inferiori di acqua dolce si raffreddavano, producevano cristalli di ghiaccio, che galleggiavano verso l’alto e si scioglievano una volta raggiunta l’acqua più calda. Ciò creò una corrente invertita che, combinata con il calore latente generato dalla formazione dei cristalli, alla fine riscaldò gli strati inferiori dell'acqua e fermò la formazione di cristalli di ghiaccio. Quando l'acqua si raffredda nuovamente, il processo ricomincia.

I ricercatori hanno scoperto che queste “esplosioni” di formazione di cristalli si ripetevano circa ogni 1.400 secondi nei loro esperimenti. Questa velocità era controllata dalla diffusione del calore nello strato di raffreddamento, con qualche variazione probabilmente dovuta all'eterogeneità della nucleazione dei cristalli. Il loro modello suggerisce che i corpi planetari con nuclei di ferro fuso potrebbero subire esplosioni simili di formazione di ghiaccio di ferro che creano flussi di fluido interno nel ferro fuso, innescando una dinamo periodica che genera un campo magnetico planetario. Pertanto, in questi oggetti i campi magnetici possono apparire e scomparire a intervalli semiregolari.

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I ricercatori notano che rimangono diverse domande su questo processo, incluso il grado di sottoraffreddamento necessario per formare i cristalli, come le particelle di ghiaccio di ferro si muovono collettivamente e come questi movimenti influenzano i flussi su larga scala all’interno del nucleo. (Lettere di ricerca geofisica, https://doi.org/10.1029/2023GL1056972023)

—Nathaniel Scharping (@nathanielsharp), scrittore scientifico

la citazione: Charping, N. (2024), Il flusso e riflusso del ghiaccio ferroso può causare l’andirivieni dei campi magnetici, Eos, 105, https://doi.org/10.1029/2024EO240001. Pubblicato il 2 gennaio 2024.
Testo © 2024. Università del Golfo Arabico. CC BY-NC-ND 3.0
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Orsina Fiorentini
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