Розібралися? Таємниця полярного сяйва Юпітера розкрита через 40 років досліджень

12 липня 2021, 10:10

Дослідники з Китаю встановили джерело рентгенівського полярного сяйва Юпітера і змогли пояснити точний механізм його утворення.

Використовуючи одночасні спостереження з зонда Юпітера Juno і космічної рентгенівської обсерваторії XMM-Newton, група вчених під керівництвом планетолога Чжунхуа Яо з Китайської академії наук у Китаї пов’язала рентгенівські сплески з коливаннями в силових лініях магнітного поля газового гіганта.

Відео дня

Ці коливання генерують хвилі в плазмі, які поширюються уздовж силових ліній магнітного поля, періодично примушуючи важкі іони обсипатися дощем і стикатися з атмосферою Юпітера, вивільняючи енергію у вигляді рентгенівських променів.

«Ми бачили, як Юпітер генерує рентгенівське сяйво протягом чотирьох десятиліть, але ми не знали, як це сталося. Ми знали тільки, що вони утворилися, коли іони врізалися в атмосферу планети», — пояснив астрофізик Вільям Данн з Університетського коледжу Лондона у Великобританії.

«Тепер ми знаємо, що ці іони переносяться плазмовими хвилями — пояснення, яке не пропонувалося раніше, навіть не зважаючи на те, що аналогічний процес викликає власне полярне сяйво Землі. Отже, це могло бути універсальним явищем, присутнім в багатьох різних середовищах в космосі», — додав учений.

Тут, на Землі, полярні сяйва створюються частками, що вилітають з Сонця. Вони стикаються з магнітним полем Землі, яке посилає заряджені частинки, такі як протони і електрони, уздовж силових ліній магнітного поля до полюсів, де вони проливаються дощем на верхні шари атмосфери Землі і стикаються з молекулами атмосфери. В результаті іонізація цих молекул породжує танцюючі вогні.

На Юпітері є кілька відмінностей. На цій планеті полярні сяйва постійні. Це тому, що частки не сонячні, а походять від супутника Юпітера Іо. Він постійно викидає двоокис сірки, який негайно видаляється через складну гравітаційну взаємодії з планетою, іонізується і утворює плазмовий тор (фігура в формі бублика) навколо Юпітера.

А ще є рентгенівські імпульси. Щоб з’ясувати, як вони генеруються, дослідницька група вивчила планету, використовуючи одночасні спостереження Juno і XMM-Newton, зроблені 16−17 липня 2017 року, в цілому 26 годин. В цей час Юпітер випускав рентгенівські промені приблизно кожні 27 хвилин.

Грунтуючись на цих спостереженнях, команда зв’язала спостереження плазми Juno зі спостереженнями XMM-Newton за рентгенівськими авроральними сплесками; за допомогою комп’ютерного моделювання вони визначили, як ці два явища можуть бути пов’язані.

Команда дійшла висновку, що стиснення магнітного поля Юпітера створює хвилі іонів кисню і сірки, які спиралеподібно рухаються уздовж силових ліній магнітного поля до полюсів Юпітера, де вони проливаються дощем, стикаються з атмосферою і генерують спалахи рентгенівського випромінювання.

Ці хвилі називаються електромагнітними іонними циклотронними (або EMIC) хвилями, і вони також пов’язані з мерехтливими полярними сяйвами тут, на Землі.

На даний момент неясно, що викликає стиснення магнітного поля Юпітера. Це може бути вплив сонячного вітру, циркуляції важких матеріалів в магнітосфері Юпітера або поверхневих хвиль на магнітопаузі, зовнішньому кордоні між магнітосферою і навколишнього плазмою.

Як би там не було, стиснення виникає, але той факт, що один і той же механізм — хвилі EMIC — був пов’язаний з викидами полярних сяйв в двох дуже різних світах, припускає, що це може бути досить поширене в Сонячній системі, а також в галактиці за її межами.

«Тепер, коли ми визначили цей фундаментальний процес, є безліч можливостей для його подальшого вивчення. Подібні процеси, ймовірно, відбуваються навколо Сатурна, Урана, Нептуна і, можливо, екзопланет, з різними типами заряджених частинок», — сказав Яо.

Результати показують, що електромагнітні хвилі можуть відігравати важливу, раніше непомічену роль в динаміці атмосфери Юпітера і можуть допомогти нам краще зрозуміти плазмові процеси в галактиці.

Раніше НВ писав, що орбітальний апарат Об'єднаних Арабських Еміратів Hope використовував свій ультрафіолетовий спектрометр, щоб вловити світяться структури високо в нічному марсіанському небі.

Знімки незвичайних полярних сяйв з атомарного кисню на Червоній планеті отримані вперше в історії.

«Повний набір даних, зібраних під час цих спостережень, включає в себе далекі і екстремальні ультрафіолетові полярні сяйва, яких ніколи раніше не було на Марсі», — написало Космічне агентство ОАЕ на веб-сайті Hope.

Марсіанське полярне сяйво одночасно схоже і не схоже на північне сяйво, що спостерігається тут, на Землі. Полярне сяйво Марса не вдалося побачити неозброєним оком: поки тільки інструменти, які можуть бачити в ультрафіолетовому діапазоні довжин хвиль, могли їх розрізнити.

Приєднуйтесь до нас у соцмережах Facebook, Telegram та Instagram.

Показати ще новини
Радіо НВ
X