Новое исследование раскрывает тайну интересной авроральной активности Юпитера

Авроральные проявления продолжают интриговать ученых -- хоть бы яркие огни светили над Землей, или бы над другой планетой. Огни содержат подсказки о составе магнитного поля планеты и о том, как это поле работает.

Новое исследование о Юпитере доказывает это и придает интригу, рассказали в Университете Аляски в Фэрбенксе.

Питер Деламер, профессор космической физики из Геофизического института Университета Аляски в Фэрбенксе, входит в международную группу из 13 исследователей, сделавшых ключевое открытие, связанное с авророй крупнейшей планеты нашей Солнечной системы.

Работа команды была опубликована 9 апреля 2021 года в журнале Science Advances. Исследование под названием "Как необычная магнитосферная топология Юпитера структурирует его аврору" было написано Бинчженом Чжаном с факультета наук о Земле в Университете Гонконга; Деламер является главным соавтором.

Исследование, проведенное с помощью недавно разработанной глобальной магнитогидродинамической модели магнитосферы Юпитера, подтверждает противоречивую и критикуемую ранее идею, которую Деламер и исследователь Фрэн Багенал из Колорадского университета в Боулдере выдвинули в работе 2010 года -- что полярная шапка Юпитера частично пронизана замкнутыми линиями магнитного поля, а не полностью открытыми линиями магнитного поля, как в большинстве других планет нашей Солнечной системы.

"Мы как сообщество склоняемся к поляризации - как открытой, так и закрытой - и не могли представить себе решение, в котором было бы немного того и немного другого", - говорит Деламер, который изучает Юпитер с 2000 года. "Но, оглядываясь назад, это именно то, что аврора открывает нам".

Открытые линии -- это те, что выходят из планеты, но идут в космос вдаль от Солнца, вместо того, чтобы переподключиться с соответствующим местом в противоположном полушарии.

Например, на Земле аврора появляется на замкнутых линиях поля вокруг области, которая называется авроральным овалом. Это высокоширотное кольцо поблизости -- но не совсем -- каждого конца магнитной оси Земли.

Однако внутри этого кольца на Земле, как и на других планетах нашей Солнечной системы, есть пустое место, которое называют полярной шапкой. Это место, где линии магнитного поля вытекают несвязанными -- и поэтому авроры там редко появляются. Подумайте об этом как о незамкнутой электрической цепи в вашем доме: Нет цепи, нет света.

Однако Юпитер имеет полярную шапку, в которой сияет аврора. Это удивило ученых.

Проблема, по словам Деламер, заключается в том, что исследователи были настолько ориентированы на Землю в своих мыслях о Юпитер из-за того, что они уже знали о своих магнитных полях Земли.

Прибытие на Юпитер космического корабля НАСА Juno в июле 2016 года предоставило изображение полярной шапки и авроры. Но эти изображения, с некоторыми, сделанными с помощью космического телескопа Хаббла, не смогли решить разногласия среди ученых по открытым и закрытым линий.

Поэтому для помощи Деламер и остальные исследовательской группы использовали компьютерное моделирование. Их исследование показало в значительной степени закрытую полярную область с небольшой площадью открытого потока в форме полумесяца, которая составляет лишь около 9 процентов области полярной шапки. Остальная была активна с авророй, что означало замкнутые линии магнитного поля.

Оказывается, Юпитер имеет сочетание открытых и закрытых линий в своих полярных шапках.

"Не было ни модели, ни понимания того, как можно объяснить получение полумесяца открытого потока, как выработало это моделирование", - сказал он. "Это просто даже никогда не приходило мне в голову. Я не думаю, что кто-то из сообщества мог представить такое решение. Однако это моделирование создало его".

"Для меня это серьезный сдвиг парадигмы нашего понимания магнитосферы".

Что это раскрывает еще? Больше работы для исследователей.

"Это вызывает много вопросов о том, как солнечный ветер взаимодействует с магнитосферой Юпитера и влияет на динамику", - сказал Деламер.

Аврора-активная полярная шапка Юпитера может быть обусловлена, например, скоростью вращения планеты - один раз в 10 часов по сравнению с земной - раз в 24 часа - и колоссальность ее магнитосферы. И то, и другое уменьшают воздействие солнечного ветра, а это значит, что линии магнитного поля полярной шапки с меньшей вероятностью будут разрываться, чтобы стать открытыми линиями.

И насколько спутник Юпитера Ио влияет на
магнитные линии в полярной шапке Юпитера? Ио электродинамически связан с Юпитером, который является чем-то уникальным в нашей Солнечной системе, и как таковой он постоянно лишается тяжелых ионов своей родительской планетой.

Как отмечает статья, "Жюри все еще не определилось с магнитной структурой магнитосферы Юпитера и тем, что именно его аврора говорит нам о его топологии".

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.