Разобрались? Тайна полярного сияния Юпитера раскрыта спустя 40 лет исследований

12 июля 2021, 10:10

Исследователи из Китая установили источник рентгеновского полярного сияния Юпитера и смогли объяснить точный механизм его образования.

Используя одновременные наблюдения с зонда Юпитера Juno и космической рентгеновской обсерватории XMM-Newton, группа ученых под руководством планетолога Чжунхуа Яо из Китайской академии наук в Китае связала рентгеновские всплески с колебаниями в силовых линиях магнитного поля газового гиганта.

Видео дня

Эти колебания генерируют волны в плазме, которые распространяются вдоль силовых линий магнитного поля, периодически заставляя тяжелые ионы осыпаться дождем и сталкиваться с атмосферой Юпитера, высвобождая энергию в виде рентгеновских лучей.

«Мы видели, как Юпитер генерирует рентгеновское сияние в течение четырех десятилетий, но мы не знали, как это произошло. Мы знали только, что они образовались, когда ионы врезались в атмосферу планеты», — пояснил астрофизик Уильям Данн из Университетского колледжа Лондона в Великобритании.

«Теперь мы знаем, что эти ионы переносятся плазменными волнами — объяснение, которое не предлагалось ранее, даже несмотря на то, что аналогичный процесс вызывает собственное полярное сияние Земли. Следовательно, это могло быть универсальным явлением, присутствующим во многих различных средах в космосе», — добавил ученый.

Здесь, на Земле, полярные сияния создаются частицами, вылетающими из Солнца. Они сталкиваются с магнитным полем Земли, которое посылает заряженные частицы, такие как протоны и электроны, вдоль силовых линий магнитного поля к полюсам, где они проливаются дождем на верхние слои атмосферы Земли и сталкиваются с молекулами атмосферы. В результате ионизация этих молекул порождает танцующие огни.

На Юпитере есть несколько отличий. На этой планете полярные сияния постоянны. Это потому, что частицы не солнечные, а исходят от спутника Юпитера Ио. Он постоянно извергает двуокись серы, которая немедленно удаляется из-за сложного гравитационного взаимодействия с планетой, ионизируется и образует плазменный тор (фигура в форме бублика) вокруг Юпитера.

А еще есть рентгеновские импульсы. Чтобы выяснить, как они генерируются, исследовательская группа изучила планету, используя одновременные наблюдения Juno и XMM-Newton, сделанные 16−17 июля 2017 года, в общей сложности 26 часов. В это время Юпитер испускал рентгеновские лучи примерно каждые 27 минут.

Основываясь на этих наблюдениях, команда связала наблюдения плазмы Juno с наблюдениями XMM-Newton рентгеновских авроральных всплесков; с помощью компьютерного моделирования они определили, как эти два явления могут быть связаны.

Команда пришла к выводу, что сжатие магнитного поля Юпитера создает волны ионов кислорода и серы, которые спиралевидно движутся вдоль силовых линий магнитного поля к полюсам Юпитера, где они проливаются дождем, сталкиваются с атмосферой и генерируют вспышки рентгеновского излучения.

Эти волны называются электромагнитными ионными циклотронными (или EMIC) волнами, и они также связаны с мерцающими полярными сияниями здесь, на Земле.

На данный момент неясно, что вызывает сжатие магнитного поля Юпитера. Это может быть влияние солнечного ветра, циркуляции тяжелых материалов в магнитосфере Юпитера или поверхностных волн на магнитопаузе, внешней границе между магнитосферой и окружающей плазмой.

Как бы то ни было, сжатие возникает, но тот факт, что один и тот же механизм — волны EMIC — был связан с выбросами полярных сияний в двух очень разных мирах, предполагает, что это может быть довольно распространено в Солнечной системе, а также в галактике за ее пределами.

«Теперь, когда мы определили этот фундаментальный процесс, есть множество возможностей для его дальнейшего изучения. Подобные процессы, вероятно, происходят вокруг Сатурна, Урана, Нептуна и, возможно, экзопланет, с различными типами заряженных частиц», — сказал Яо.

Результаты показывают, что электромагнитные волны могут играть важную, прежде незамеченную роль в динамике атмосферы Юпитера и могут помочь нам лучше понять плазменные процессы в галактике.

Ранее НВ писал, что орбитальный аппарат Объединенных Арабских Эмиратов Hope использовал свой ультрафиолетовый спектрометр, чтобы уловить светящиеся структуры высоко в ночном марсианском небе.

Снимки необычных полярных сияний из атомарного кислорода на Красной планете получены впервые в истории.

«Полный набор данных, собранных во время этих наблюдений, включает в себя дальние и экстремальные ультрафиолетовые полярные сияния, которых никогда раньше не было на Марсе», — написало Космическое агентство ОАЭ на веб-сайте Hope.

Марсианское полярное сияние одновременно похоже и не похоже на северное сияние, наблюдаемое здесь, на Земле. Полярное сияние Марса не удалось увидеть невооруженным глазом: пока только инструменты, которые могут видеть в ультрафиолетовом диапазоне длин волн, могли их различить.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях Facebook, Telegram и Instagram.

Показать ещё новости
Радіо НВ
X