Открытие полярного сияния на Уране дает подсказки о жизнепригодных ледяных мирах

Впервые подтверждено наличие инфракрасной авроры на холодной внешней планете Уран. Открытие может пролить свет на загадки, связанные с магнитными полями планет нашей Солнечной системы, и даже на то, могут ли далекие миры поддерживать жизнь.

Об этом рассказывают в Лестерском университете, передают OstanniPodii.com.

Группа ученых получила первые измерения инфракрасной (ИК) авроры на Уране с момента начала исследований в 1992 году. В то время как ультрафиолетовые (УФ) авроры Урана наблюдаются с 1986 года, до сих пор не было подтверждений ИК-авроры. Выводы ученых опубликованы в журнале Nature Astronomy.

Ледяные гиганты Уран и Нептун -- необычные планеты нашей Солнечной системы, поскольку их магнитные поля смещены относительно осей их вращения. Ученым еще предстоит найти объяснение этому явлению, и возможно подсказка к разгадке кроется в аврорах Урана.

Авроры (полярные сияния) возникают благодаря высокоэнергетическим заряженным частицам, которые через силовые линии магнитного поля планеты устремляются вниз и сталкиваются с атмосферой планеты. На Земле наиболее известным результатом этого процесса является зрелище северного и южного сияния. На таких планетах, как Уран, где атмосфера состоит преимущественно из водорода и гелия, авроры излучают свет за пределами видимого спектра, в таких диапазонах волн, как инфракрасный.

Исследователи использовали инфракрасные измерения аврор, полученные путем анализа определенных длин волн света, излучаемого планетой -- свет (известный как эмиссионные линии) можно анализировать подобно штрих-коду. В инфракрасном спектре линии, испускаемые заряженной частицей, известной как H₃⁺, имеют разную яркость в зависимости от того, насколько горяча или холодна эта частица и насколько плотный слой атмосферы. Таким образом, линии действуют на планету как термометр.

Наблюдения показали отчетливое увеличение плотности H₃⁺ в атмосфере Урана при незначительном изменении температуры, что соответствует ионизации, вызванной присутствием инфракрасной авроры. Это не только помогает лучше понять магнитные поля внешних планет нашей Солнечной системы, но и может помочь в обнаружении других планет, пригодных для поддержания жизни.

"Температура всех планет-гигантов, включая Уран, на сотни градусов Кельвина/Цельсия выше, чем предсказывают модели, если их нагревает только Солнце, что ставит нас перед большим вопросом: как эти планеты настолько горячее, чем ожидается?. Согласно одной из теорий, причиной этого является энергичная аврора, которая генерирует и толкает тепло от авроры вниз к магнитному экватору", - говорит ведущий автор работы Эмма Томас, аспирант Школы физики и астрономии Лестерского университета.

"Большинство открытых до настоящего времени экзопланет относятся к категории субнептуновых и, следовательно, по своим физическим размерам похожи на Нептун и Уран. Это может означать и схожие магнитные и атмосферные характеристики. Анализируя аврору Урана, которая непосредственно связана с магнитным полем и атмосферой планеты, мы можем сделать прогнозы относительно атмосфер и магнитных полей этих миров, а следовательно, и их пригодности для жизни".

"Эта работа является кульминацией 30-летних авроральных исследований Урана, в результате которых наконец была обнаружена инфракрасная аврора и началась новая эра исследований аврор на этой планете. Полученные нами результаты позволят расширить наши знания об аврорах на ледяных гигантах и укрепить понимание планетарных магнитных полей в нашей Солнечной системе, на экзопланетах и даже на нашей собственной планете".

Полученные результаты могут также дать ученым представление о редком явлении на Земле, во время которого северный и южный полюса меняются местоположением полушарий, известное как геомагнитная инверсия.

Эмма Томас добавляет: "У нас не так много исследований, посвященных этому явлению, и поэтому мы не знаем, какое влияние оно окажет на системы, зависящие от магнитного поля Земли, такие как спутники, средства связи и навигации. Однако на Уране этот процесс происходит ежедневно из-за уникальной несогласованности вращательной и магнитной осей. Дальнейшее изучение аврор Урана позволит получить данные о том, чего можно ожидать от будущей переполюсовки Земли и как это отразится на ее магнитном поле".