Merkurius magnetfält
 Graf som visar relativ styrka hos Merkurius magnetfält.
| |
| Upptäckt | |
|---|---|
| Upptäckt av | Mariner 10 |
| Upptäcktsdatum | april 1974 |
| Inre fält | |
| Radie av Merkurius | 2 439,7 ± 1,0 km |
| Magnetiskt ögonblick | 2 till 6 × 10 12 T • m 3 |
| Ekvatorial fältstyrka | 300 nT |
| Dipollutning _ | 0,0° |
| Solvindsparametrar _ | |
| Fart | 400 km/s |
| Magnetosfäriska parametrar | |
| Typ | Inneboende |
| Magnetopausavstånd _ | 1,4 R M |
| Magnetotail längd | 10–100 R M |
| Huvudjoner _ | Na + , O + , K + , Mg + , Ca + , S + , H 2 S + |
| Plasmakällor | Solvind |
| Maximal partikelenergi | upp till 50 keV |
| Aurora | |
Merkurius magnetiska fält är ungefär en magnetisk dipol (vilket betyder att fältet bara har två magnetiska poler) uppenbarligen globalt, på planeten Merkurius . Data från Mariner 10 ledde till upptäckten 1974; rymdskeppet mätte fältets styrka som 1,1 % av jordens magnetfält . Magnetfältets ursprung kan förklaras med dynamoteorin . Magnetfältet är tillräckligt starkt nära bogchocken för att bromsa solvinden , vilket inducerar en magnetosfär .
Styrka
Magnetfältet är cirka 1,1 % så starkt som jordens . Vid den Hermeiska ekvatorn är magnetfältets relativa styrka runt 300 nT , vilket är svagare än Jupiters måne Ganymedes . Merkurius magnetfält är svagare än jordens eftersom dess kärna hade svalnat och stelnat snabbare än jordens. Även om Merkurius magnetfält är mycket svagare än jordens magnetfält, är det fortfarande tillräckligt starkt för att avleda solvinden, vilket inducerar en magnetosfär . Eftersom Merkurius magnetfält är svagt medan det interplanetära magnetfält som det interagerar med i sin bana är relativt starkt, är solvindens dynamiska tryck vid Merkurius bana också tre gånger större än på jorden.
Huruvida magnetfältet förändrades i någon betydande grad mellan Mariner 10 -uppdraget och MESSENGER -uppdraget är fortfarande en öppen fråga. En 1988 JEP Connerney och NF Ness granskning av Mariner magnetiska data noterade åtta olika papper i vilka erbjöds inte mindre än femton olika matematiska modeller av magnetfältet härledda från sfärisk harmonisk analys av de två nära Mariner 10 förbiflygningarna, med rapporterad centrerad magnetisk dipol moment som sträcker sig från 136 till 350 nT-R M 3 (RM är en Merkurius radie på 2436 km). Dessutom påpekade de att "uppskattningar av dipolen som erhålls från bogchock och/eller magnetopauspositioner (endast) sträcker sig från cirka 200 nT-R M 3 (Russell 1977) till cirka 400 nT-R M 3 (Slavin och Holzer 1979b) ." De drog slutsatsen att "bristen på överensstämmelse mellan modellerna beror på grundläggande begränsningar som ålagts av den rumsliga fördelningen av tillgängliga observationer." Anderson et al. 2011, med hjälp av högkvalitativa MESSENGER -data från många banor runt Merkurius – i motsats till bara några få snabba förbiflygningar – upptäckte att dipolmomentet är 195 ± 10 nT-R M 3 .
Upptäckt
Före 1974 trodde man att Merkurius inte kunde generera ett magnetfält på grund av dess relativt lilla diameter och avsaknaden av en atmosfär . Men när Mariner 10 gjorde en förbiflygning av Merkurius (någonstans runt april 1974), upptäckte den ett magnetfält som var ungefär 1/100 av den totala storleken på jordens magnetfält . Men dessa pass gav svaga begränsningar för storleken på det inre magnetfältet, dess orientering och dess harmoniska struktur, delvis på grund av att täckningen av planetfältet var dålig och på grund av bristen på samtidiga observationer av solvindens taldensitet och hastighet. Sedan upptäckten har Merkurius magnetfält fått stor uppmärksamhet, främst på grund av Merkurius ringa storlek och långsamma 59 dagar långa rotation.
Själva magnetfältet tros härröra från dynamomekanismen , även om detta är osäkert ännu.
Ursprung
Ursprunget till det magnetiska fältet kan förklaras av dynamoteorin ; dvs genom konvektion av elektriskt ledande smält järn i planetens yttre kärna . En dynamo genereras av en stor järnkärna som har sjunkit till en planets massacentrum , inte har svalnat under åren, en yttre kärna som inte har stelnat helt och cirkulerar runt det inre. Innan upptäckten av dess magnetfält 1974 trodde man att på grund av Merkurius ringa storlek hade dess kärna svalnat under åren. Det finns fortfarande svårigheter med denna dynamoteori, inklusive det faktum att Merkurius har en långsam, 59 dagar lång rotation som inte kunde ha gjort det möjligt att generera ett magnetfält .
Denna dynamo är förmodligen svagare än jordens eftersom den drivs av termokompositionell konvektion som är förknippad med stelning av den inre kärnan. Den termiska gradienten vid gränsen mellan kärna och mantel är subadiabatisk, och följaktligen är den yttre delen av den flytande kärnan stabilt skiktad med dynamo som endast arbetar på djupet, där ett starkt fält genereras. På grund av planetens långsamma rotation domineras det resulterande magnetfältet av småskaliga komponenter som fluktuerar snabbt med tiden. På grund av det svaga internt genererade magnetfältet är det också möjligt att magnetfältet som genereras av magnetopausströmmarna uppvisar en negativ återkoppling på dynamoprocesserna, vilket gör att det totala fältet försvagas.
Magnetiska poler och magnetisk mätning
Liksom jordens lutar Merkurius magnetfält, vilket betyder att de magnetiska polerna inte är belägna i samma område som de geografiska polerna. Som ett resultat av nord-sydlig asymmetri i Merkurius interna magnetfält är geometrin för magnetfältslinjer annorlunda i Merkurius nord- och sydpolområden. I synnerhet är den magnetiska "polära hatten" där fältlinjer är öppna för det interplanetära mediet mycket större nära sydpolen. Denna geometri antyder att den södra polarregionen är mycket mer utsatt än i norr för laddade partiklar som värms upp och accelereras av interaktioner mellan solvind och magnetosfär. Styrkan hos kvadrupolmomentet och dipolmomentets lutning är helt obegränsade.
Det har funnits olika sätt att mäta Merkurius magnetfält. I allmänhet är det antagna ekvivalenta interna dipolfältet mindre när det uppskattas på basis av magnetosfärisk storlek och form (~150–200 nT R 3 ). Nya jordbaserade radarmätningar av Merkurius rotation avslöjade en lätt gungande rörelse som förklarar att Merkurius kärna är åtminstone delvis smält, vilket antyder att järn "snö" hjälper till att upprätthålla magnetfältet. Rymdfarkosten MESSENGER förväntades göra mer än 500 miljoner mätningar av Merkurius magnetfält med hjälp av dess känsliga magnetometer . Under sina första 88 dagar i omloppsbana runt Merkurius MESSENGER sex olika uppsättningar magnetfältsmätningar när den passerade genom Merkurius magnetopaus.
Fältegenskaper
Forskare noterade att Merkurius magnetfält kan vara extremt "läckande", eftersom MESSENGER stötte på magnetiska "tornados" under sin andra förbiflygning den 6 oktober 2008, vilket möjligen skulle kunna fylla på atmosfären ( eller "exosfären", som astronomer hänvisar till) . När Mariner 10 gjorde en förbiflygning av Merkurius redan 1974, mätte dess signaler bogchocken, ingången och utgången från magnetopausen, och att den magnetosfäriska håligheten är ~20 gånger mindre än jordens, som alla förmodligen hade sönderfallit under MESSENGER flyger förbi. Även om fältet är drygt 1% så starkt som jordens, togs dess upptäckt av Mariner 10 av vissa forskare som en indikation på att Merkurius yttre kärna fortfarande var flytande , eller åtminstone delvis flytande med järn och möjligen andra metaller .
BepiColombo uppdrag
BepiColombo är ett gemensamt uppdrag av European Space Agency (ESA) och Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) till Merkurius. Den lanseras i oktober 2018. En del av uppdragets mål kommer att vara att belysa Merkurius magnetfält.
