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El campo magnético de Mercurio

El campo magnético de Mercurio es aproximadamente un dipolo magnético , aparentemente global, [8] en el planeta Mercurio . [9] Los datos de la Mariner 10 llevaron a su descubrimiento en 1974; la nave espacial midió la fuerza del campo como un 1,1% de la del campo magnético de la Tierra . [10] El origen del campo magnético puede explicarse mediante la teoría del dinamo . [11] El campo magnético es lo suficientemente fuerte cerca del arco de choque como para frenar el viento solar , que induce una magnetosfera . [12]

Fortaleza

El campo magnético es aproximadamente un 1,1% tan fuerte como el de la Tierra . [10] En el ecuador de Hermean, la fuerza relativa del campo magnético es de alrededor de 300 nT , que es más débil que la de la luna Ganimedes de Júpiter . [13] El campo magnético de Mercurio es más débil que el de la Tierra porque su núcleo se había enfriado y solidificado más rápidamente que el de la Tierra. [14] Aunque el campo magnético de Mercurio es mucho más débil que el campo magnético de la Tierra, todavía es lo suficientemente fuerte como para desviar el viento solar , induciendo una magnetosfera . Debido a que el campo magnético de Mercurio es débil mientras que el campo magnético interplanetario con el que interactúa en su órbita es relativamente fuerte, la presión dinámica del viento solar en la órbita de Mercurio también es tres veces mayor que en la Tierra.

Sigue siendo una pregunta abierta si el campo magnético cambió en algún grado significativo entre la misión Mariner 10 y la misión MESSENGER . Una revisión de los datos magnéticos de la Mariner realizada en 1988 por JEP Connerney y NF Ness señaló ocho artículos diferentes en los que se ofrecían no menos de quince modelos matemáticos diferentes del campo magnético derivados del análisis armónico esférico de los dos sobrevuelos cercanos de la Mariner 10 , con momentos dipolares magnéticos centrados que oscilaban entre 136 y 350 nT-R M 3 (R M es un radio de Mercurio de 2436 km). Además, señalaron que "las estimaciones del dipolo obtenidas a partir de las posiciones de choque de proa y/o magnetopausa (solamente) varían entre aproximadamente 200 nT-R M 3 (Russell 1977) y aproximadamente 400 nT-R M 3 (Slavin y Holzer 1979b)". Concluyeron que "la falta de acuerdo entre los modelos se debe a limitaciones fundamentales impuestas por la distribución espacial de las observaciones disponibles". [15] Anderson et al. 2011, utilizando datos MESSENGER de alta calidad de muchas órbitas alrededor de Mercurio (en lugar de solo unos pocos sobrevuelos de alta velocidad), encontraron que el momento dipolar es 195 ± 10 nT-R M 3 . [16]

Descubrimiento

Los datos del Mariner 10 condujeron al descubrimiento del campo magnético de Mercurio.

Antes de 1974, se pensaba que Mercurio no podía generar un campo magnético debido a su diámetro relativamente pequeño y la falta de atmósfera . Sin embargo, cuando el Mariner 10 realizó un sobrevuelo de Mercurio (alrededor de abril de 1974), detectó un campo magnético que era aproximadamente 1/100 de la magnitud total del campo magnético de la Tierra . Pero estos pases proporcionaron restricciones débiles sobre la magnitud del campo magnético intrínseco, su orientación y su estructura armónica, en parte porque la cobertura del campo planetario era pobre y debido a la falta de observaciones simultáneas de la densidad numérica y la velocidad del viento solar. [3] Desde el descubrimiento, el campo magnético de Mercurio ha recibido mucha atención, [17] principalmente debido al pequeño tamaño de Mercurio y su lenta rotación de 59 días.

Se cree que el propio campo magnético se origina en el mecanismo del dinamo , [11] [18] aunque esto aún no está claro.

Orígenes

Los orígenes del campo magnético se pueden explicar por la teoría de la dinamo ; [11] es decir, por la convección de hierro fundido eléctricamente conductor en el núcleo exterior del planeta . [19] Una dinamo es generada por un gran núcleo de hierro que se ha hundido hasta el centro de masas de un planeta , no se ha enfriado con los años, un núcleo exterior que no se ha solidificado por completo y circula alrededor del interior. Antes del descubrimiento de su campo magnético en 1974, se pensaba que debido al pequeño tamaño de Mercurio, su núcleo se había enfriado con los años. Todavía existen dificultades con esta teoría de la dinamo, incluido el hecho de que Mercurio tiene una rotación lenta, de 59 días de duración, que no podría haber hecho posible la generación de un campo magnético .

Esta dinamo es probablemente más débil que la de la Tierra porque está impulsada por la convección termocomposicional asociada con la solidificación del núcleo interno. El gradiente térmico en el límite núcleo-manto es subadiabático y, por lo tanto, la región exterior del núcleo líquido está estratificada de manera estable y la dinamo opera solo en profundidad, donde se genera un campo fuerte. [20] Debido a la lenta rotación del planeta, el campo magnético resultante está dominado por componentes de pequeña escala que fluctúan rápidamente con el tiempo. Debido al débil campo magnético generado internamente, también es posible que el campo magnético generado por las corrientes de magnetopausa exhiba una retroalimentación negativa sobre los procesos de la dinamo, lo que hace que el campo total se debilite. [21] [22]

Polos magnéticos y medición magnética

El campo magnético de Mercurio tiende a ser más fuerte en el ecuador que en otras áreas de Mercurio.

Al igual que el de la Tierra, el campo magnético de Mercurio está inclinado, [9] [23] lo que significa que los polos magnéticos no están ubicados en la misma área que los polos geográficos. Como resultado de la asimetría norte-sur en el campo magnético interno de Mercurio, la geometría de las líneas de campo magnético es diferente en las regiones polares norte y sur de Mercurio. [24] En particular, el "casquete polar" magnético donde las líneas de campo están abiertas al medio interplanetario es mucho más grande cerca del polo sur. Esta geometría implica que la región polar sur está mucho más expuesta que en el norte a partículas cargadas calentadas y aceleradas por las interacciones entre el viento solar y la magnetosfera. La fuerza del momento cuadrupolar y la inclinación del momento dipolar no tienen ninguna restricción. [3]

Se han utilizado diversas formas de medir el campo magnético de Mercurio. En general, el campo dipolar interno equivalente inferido es menor cuando se estima en función del tamaño y la forma de la magnetosfera (~150–200 nT R 3 ). [25] Recientes mediciones de radar basadas en la Tierra de la rotación de Mercurio revelaron un ligero movimiento de balanceo que explica que el núcleo de Mercurio esté al menos parcialmente fundido, lo que implica que la "nieve" de hierro ayuda a mantener el campo magnético. [26] Se esperaba que la nave espacial MESSENGER hiciera más de 500 millones de mediciones del campo magnético de Mercurio utilizando su sensible magnetómetro . [19] Durante sus primeros 88 días en órbita alrededor de Mercurio, MESSENGER realizó seis conjuntos diferentes de mediciones del campo magnético a medida que pasaba por la magnetopausa de Mercurio. [27]

Características del campo

La nave espacial MESSENGER observó que el campo magnético de Mercurio es responsable de varios "tornados" magnéticos – haces retorcidos de campos magnéticos que conectan el campo planetario con el espacio interplanetario – que tienen unos 800 km de ancho o un tercio del radio total del planeta.

Los científicos observaron que el campo magnético de Mercurio puede ser extremadamente "permeable", [28] [29] [30] debido a que la MESSENGER encontró "tornados" magnéticos durante su segundo sobrevuelo el 6 de octubre de 2008, que posiblemente podrían reabastecer la atmósfera (o "exosfera", como la llaman los astrónomos). Cuando la Mariner 10 realizó un sobrevuelo de Mercurio en 1974, sus señales midieron el arco de choque, la entrada y salida de la magnetopausa, y que la cavidad magnetosférica es ~20 veces más pequeña que la de la Tierra, todo lo cual presumiblemente se había desintegrado durante el sobrevuelo de la MESSENGER . [31] Aunque el campo es apenas un 1% tan fuerte como el de la Tierra, su detección por la Mariner 10 fue tomada por algunos científicos como una indicación de que el núcleo externo de Mercurio todavía era líquido , o al menos parcialmente líquido con hierro y posiblemente otros metales . [32]

Bepi Colombomisión

BepiColombo es una misión conjunta de la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA) a Mercurio. [33] Se lanzará en octubre de 2018. [34] Parte de los objetivos de su misión será dilucidar el campo magnético de Mercurio. [35] [36]

Referencias

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