El campo magnético de Mercurio es aproximadamente un dipolo magnético (lo que significa que el campo tiene sólo dos polos magnéticos) [8] aparentemente global, [9] en el planeta Mercurio . [10] Los datos del Mariner 10 llevaron a su descubrimiento en 1974; La nave espacial midió la intensidad del campo en un 1,1% de la del campo magnético de la Tierra . [11] El origen del campo magnético puede explicarse mediante la teoría de la dinamo . [12] El campo magnético es lo suficientemente fuerte cerca del arco de choque como para frenar el viento solar , lo que induce una magnetosfera . [13]
Fortaleza
El campo magnético es aproximadamente un 1,1% más fuerte que el de la Tierra . [11] En el ecuador hermeano, la fuerza relativa del campo magnético es de alrededor de 300 nT , que es más débil que el de la luna Ganímedes de Júpiter . [14] 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. [15] 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 cuestión abierta si el campo magnético cambió en algún grado significativo entre la misión Mariner 10 y la misión MESSENGER . Una revisión de 1988 de JEP Connerney y NF Ness de los datos magnéticos del Mariner señaló ocho artículos diferentes en los que se ofrecían no menos de quince modelos matemáticos diferentes del campo magnético derivados del análisis de armónicos esféricos de los dos sobrevuelos cercanos del Mariner 10 , con el dipolo magnético centrado informado. momentos que van desde 136 a 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 posiciones de arco de choque y/o magnetopausa (solamente) varían desde aproximadamente 200 nT-R M 3 (Russell 1977) hasta 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". [16] Anderson y cols. En 2011, utilizando datos de alta calidad de MESSENGER procedentes de muchas órbitas alrededor de Mercurio (a diferencia de unos pocos sobrevuelos a alta velocidad), se descubrió que el momento dipolar es 195 ± 10 nT-R M 3 . [17]
Descubrimiento
Los datos del Mariner 10 llevaron 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 a la falta de atmósfera . Sin embargo, cuando el Mariner 10 sobrevoló Mercurio (alrededor de abril de 1974), detectó un campo magnético que era aproximadamente una centésima parte de la magnitud total del campo magnético de la Tierra . Pero estos pases proporcionaron limitaciones 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 por 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, [18] principalmente debido al pequeño tamaño de Mercurio y su lenta rotación de 59 días.
Se cree que el campo magnético en sí se origina a partir del mecanismo de dinamo , [12] [19] aunque esto aún es incierto.
Orígenes
Los orígenes del campo magnético pueden explicarse mediante la teoría de la dinamo ; [12] es decir, por la convección de hierro fundido eléctricamente conductor en el núcleo exterior del planeta . [20] Una dinamo es generada por un gran núcleo de hierro que se ha hundido hasta el centro de masa de un planeta , no se ha enfriado con el paso de los años, un núcleo externo que no se ha solidificado completamente y circula por el 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 el paso de los años. Todavía existen dificultades con esta teoría de la dinamo, incluido el hecho de que Mercurio tiene una rotación lenta de 59 días que no habría permitido generar un campo magnético .
Esta dinamo es probablemente más débil que la de la Tierra porque está impulsada por convección termocomposicional asociada con la solidificación del núcleo interno. El gradiente térmico en el límite entre el núcleo y el manto es subadiabático y, por lo tanto, la región exterior del núcleo líquido está estratificada de manera estable con la dinamo funcionando solo en profundidad, donde se genera un campo fuerte. [21] 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 presente una retroalimentación negativa sobre los procesos de dinamo, provocando así un debilitamiento del campo total. [22] [23]
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, [10] [24] 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 del campo magnético es diferente en las regiones polares norte y sur de Mercurio. [25] 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 del polo sur está mucho más expuesta que en el norte a partículas cargadas calentadas y aceleradas por las interacciones viento solar-magnetosfera. La fuerza del momento cuadrupolar y la inclinación del momento dipolar no tienen ninguna restricción. [3]
Ha habido varias formas de medir el campo magnético de Mercurio. En general, el campo dipolar interno equivalente inferido es menor cuando se estima sobre la base del tamaño y la forma magnetosférica (~150–200 nT R 3 ). [26] Recientes mediciones de radar terrestres de la rotación de Mercurio revelaron un ligero movimiento de balanceo que explica que el núcleo de Mercurio está al menos parcialmente fundido, lo que implica que la "nieve" de hierro ayuda a mantener el campo magnético. [27] Se esperaba que la nave espacial MESSENGER realizara más de 500 millones de mediciones del campo magnético de Mercurio utilizando su sensible magnetómetro . [20] 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. [28]
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 notaron que el campo magnético de Mercurio puede tener "fugas" extremas, [29] [30] [31] porque MESSENGER encontró "tornados" magnéticos durante su segundo sobrevuelo el 6 de octubre de 2008, que posiblemente podrían reponer la atmósfera (o " exosfera", como la denominan los astrónomos). Cuando el Mariner 10 sobrevoló 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 la Sobrevuelo del MESSENGER . [32] Aunque el campo es un poco más del 1% tan fuerte como el de la Tierra, su detección por el Mariner 10 fue tomada por algunos científicos como una indicación de que el núcleo externo de Mercurio todavía estaba líquido , o al menos parcialmente líquido con hierro y posiblemente otros metales . [33]
^ "Los datos de MESSENGER de la órbita de Mercurio confirman teorías y ofrecen sorpresas". Las Atalayas . 2011-06-06. Archivado desde el original el 4 de febrero de 2013 . Consultado el 26 de julio de 2011 .
^ Russell, CT (3 de diciembre de 1992). «Campos magnéticos de los planetas terrestres» (PDF) . UCLA -IGPP . Consultado el 26 de julio de 2011 .
^ abc CT Russell; JG Luhmann. "Mercurio: campo magnético y magnetosfera". Universidad de California, Los Angeles . Consultado el 18 de julio de 2011 .
^ Williams, David, R. "Dr.". Hojas informativas planetarias . Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA. Archivado desde el original el 28 de marzo de 2014 . Consultado el 6 de septiembre de 2016 .{{cite web}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )
^ James A. Slavin; Brian J. Anderson; Daniel N. panadero; Mehdi Benna; Scott A. Boardsen; George Gloeckler; Robert E. Oro; George C. Ho; Suzanne M. Imber; Haje Korth; Stamatios M. Krimigis; Ralph L. McNutt Jr.; Larry R. Nittler; Jim M. Raines; Menelao Sarantos; David Schriver; Sean C. Salomón; Richard D. Starr; Pavel Trávníček; Thomas H. Zurbuchen. "Observaciones de MESSENGER sobre la reconexión y sus efectos en la magnetosfera de Mercurio" (PDF) . Universidad de Colorado . Consultado el 27 de julio de 2011 .
^ Reka moldavo; Brian J. Anderson; Catherine L. Johnson ; James A. Slavin; Haje Korth; Michael E. Purucker; Sean C. Salomón (2011). "Magnetopausa y arco de choque de Mercurio a partir de observaciones de MESSENGER" (PDF) . EPSC-DPS . Consultado el 26 de julio de 2011 .
^ AV Lukyanov; S. Barabash; R. Lundin; PC Brandt (4 de agosto de 2000). "Imágenes de átomos neutros energéticos de la magnetosfera 2 de Mercurio. Distribución de partículas cargadas energéticas en una magnetosfera compacta - Resumen". Ciencias planetarias y espaciales . 49 (14-15). Laurel, Maryland: Laboratorio de Física Aplicada: 1677–1684. Código Bib : 2001P&SS...49.1677L. doi :10.1016/S0032-0633(01)00106-4.
^ Tony Phillips (3 de julio de 2008). "Nuevos descubrimientos en Mercurio". Ciencia @ NASA . Consultado el 16 de julio de 2011 .
^ Williams, David R. "Hoja informativa planetaria". Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA . Consultado el 25 de julio de 2011 .
^ ab Randy Russell (29 de mayo de 2009). "Los polos magnéticos de Mercurio". Ventanas al Universo . Consultado el 16 de julio de 2011 .
^ ab Jerry Coffey (24 de julio de 2009). "Campo magnético de mercurio". Universo hoy . Consultado el 16 de julio de 2011 .
^ a b C Jon Cartwright (4 de mayo de 2007). "El núcleo fundido resuelve el misterio del campo magnético de Mercurio". Mundo de la Física . Consultado el 16 de julio de 2011 .
^ Randy Russell (1 de junio de 2009). "Magnetosfera de Mercurio". Ventanas al Universo . Consultado el 16 de julio de 2011 .
^ Kabin, K.; Heimpel, MH; Rankin, R.; Aurnou, JM; Gómez-Pérez, N.; Paral, J.; Gombosi, TI; Zurbuchen, TH; Koehn, PL; DeZeeuw, DL (29 de junio de 2007). "Modelado global MHD de la magnetosfera de Mercurio con aplicaciones a la misión MESSENGER y la teoría de la dinamo" (PDF) . Ícaro . 195 (1). Universidad de California, Berkeley: 1–15. Código Bib : 2008Icar..195....1K. doi :10.1016/j.icarus.2007.11.028. S2CID 55170805. Archivado desde el original (PDF) el 27 de marzo de 2012 . Consultado el 16 de julio de 2011 .
^ Lidunka Vočadlo; Lars Stixrude. «Mercurio: su composición, estructura interna y campo magnético» (PDF) . Ciencias de la Tierra de la UCL . Archivado desde el original (PDF) el 28 de septiembre de 2011 . Consultado el 16 de julio de 2011 .
^ JEP Connerney; NF Ness (1988). "Campo magnético e interior de Mercurio" (PDF) . En Fe Vilas; Clark R. Chapman; Mildred Shapley Matthews (eds.). Mercurio . Prensa de la Universidad de Arizona. págs. 494–513. ISBN978-0-8165-1085-6. Consultado el 1 de enero de 2012 .
^ Brian J. Anderson; Catherine L. Johnson ; Haje Korth; Michael E. Purucker; Reka M. Winslow; James A. Slavin; Sean C. Salomón; Ralph L. McNutt Jr.; Jim M. Raines; Thomas H. Zurbuchen (septiembre de 2011). "El campo magnético global de Mercurio de las observaciones orbitales de MESSENGER". Ciencia . 333 (6051). Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia: 1859–1862. Código bibliográfico : 2011 Ciencia... 333.1859A. doi : 10.1126/ciencia.1211001. PMID 21960627. S2CID 26991651.
^ Clara Moskowitz (30 de enero de 2008). "La NASA detecta una misteriosa 'araña' en Mercurio". Fox News . Consultado el 20 de julio de 2011 .
^ "Ciencia: el magnetismo de Mercurio". Tiempo . 1975-03-31. Archivado desde el original el 22 de enero de 2011 . Consultado el 23 de julio de 2011 .
^ ab Redactores (20 de mayo de 2011). "Medición del campo magnético de Mercurio". Espacio diario . Consultado el 16 de julio de 2011 .
^ Christensen, Ulrich R. (2006). "Una dinamo profunda que genera el campo magnético de Mercurio". Naturaleza . 444 (7122). Katlenberg-Lindau: Instituto Max-Planck de Alemania: 1056-1058. Código Bib : 2006Natur.444.1056C. doi : 10.1038/naturaleza05342. PMID 17183319. S2CID 4342216.
^ KH Glassmeier; HU Auster; U. Motschmann (2007). "Una dinamo de retroalimentación que genera el campo magnético de Mercurio". Geofís. Res. Lett . 34 (22): L22201. Código Bib : 2007GeoRL..3422201G. doi : 10.1029/2007GL031662 .
^ D. Heyner; J. Wicht; N. Gómez-Pérez; D. Schmitt; HU Auster; KHGlassmeier (2011). "Evidencia de experimentos numéricos de una dinamo de retroalimentación que genera el campo magnético de Mercurio". Ciencia . 334 (6063): 1690–1693. Código bibliográfico : 2011 Ciencia... 334.1690H. doi : 10.1126/ciencia.1207290. PMID 22194574. S2CID 2350973.
^ Randy Russell (29 de mayo de 2009). "Polos de Mercurio". Ventanas al Universo . Consultado el 18 de julio de 2011 .
^ Lynn Jenner; Brian Dunbar (16 de junio de 2011). "Las líneas del campo magnético difieren en los polos norte y sur de Mercurio". NASA . Consultado el 18 de julio de 2011 .
^ Giacomo Giampieri; André Balogh (2001). "Modelado de mediciones de campos magnéticos en Mercurio". Planeta. Ciencia espacial . 49 (14-15). Imperial College, Londres: 163–7. Código Bib : 2001P&SS...49.1637G. CiteSeerX 10.1.1.25.5685 . doi :10.1016/S0032-0633(01)00101-5.
^ "La 'nieve' de hierro ayuda a mantener el campo magnético de Mercurio, dicen los científicos". Ciencia diaria . 2008-05-08 . Consultado el 18 de julio de 2011 .
^ "Campo magnético de Mercurio medido por el orbitador MESSENGER". phys.org . Consultado el 22 de agosto de 2019 .
^ Steigerwald, Bill (2 de junio de 2009). "Los tornados magnéticos podrían liberar la tenue atmósfera de Mercurio". NASA /Centro de vuelos espaciales Goddard . Consultado el 18 de julio de 2009 .
^ NASA/Centro de vuelos espaciales Goddard (2 de junio de 2009). "Los tornados magnéticos podrían liberar la tenue atmósfera de Mercurio". Ciencia diaria . Consultado el 25 de julio de 2011 .
^ Brian Ventrudo (3 de junio de 2009). "Cómo los tornados magnéticos podrían regenerar la atmósfera de Mercurio". Universo hoy . Consultado el 25 de julio de 2011 .
^ David Shiga (3 de mayo de 2007). "El núcleo fundido puede explicar el campo magnético de Mercurio". Científico nuevo . Consultado el 25 de julio de 2011 .
^ Amós, Jonathan (18 de enero de 2008). "La sonda europea apunta a Mercurio". La Agencia Espacial Europea (Esa) ha firmado un contrato industrial para construir una sonda que enviará al planeta Mercurio . Noticias de la BBC . Consultado el 21 de enero de 2008 .
^ "Ciencia y tecnología de la ESA: hoja informativa". esa.int . Consultado el 5 de abril de 2015 .
^ Personal (2008). "MM-BepiColombo". Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón . Archivado desde el original el 13 de noviembre de 2016 . Consultado el 7 de febrero de 2014 .
^ KH Glassmeier; et al. (2010). "El magnetómetro fluxgate del Orbitador Planetario de Mercurio BepiColombo". Planeta. Ciencia espacial . 58 (1–2): 287–299. Código Bib : 2010P&SS...58..287G. doi :10.1016/j.pss.2008.06.018.