Нове дослідження розкриває таємницю цікавої авроральної активності Юпітера

Авроральні прояви продовжують інтригувати вчених -- чи б яскраві вогні світили над Землею, чи б над іншою планетою. Вогні містять підказки про склад магнітного поля планети та про те, як це поле працює.

Нове дослідження про Юпітер доводить це і додає інтригу, розповіли в Університеті Аляски у Фербенксі.

Пітер Деламер, професор космічної фізики з Геофізичного інституту Університету Аляски у Фербенксі, входить до міжнародної групи з 13 дослідників, які зробили ключове відкриття, пов'язане з авророю найбільшої планети нашої Сонячної системи.

Робота команди була опублікована 9 квітня 2021 року в журналі Science Advances. Дослідження під назвою "Як незвична магнітосферна топологія Юпітера структурує його аврору" було написане Бінчженом Чжаном з факультету наук про Землю в Університеті Гонконгу; Деламер є головним співавтором.

Дослідження, проведене за допомогою нещодавно розробленої глобальної магнітогідродинамічної моделі магнітосфери Юпітера, підтверджує суперечливу і критиковану раніше ідею, яку Деламер та дослідник Френ Багенал з Колорадського університету в Боулдері висунули в роботі 2010 року -- що полярна шапка Юпітера частково пронизана замкнутими лініями магнітного поля, а не повністю відкритими лініями магнітного поля, як у більшості інших планет нашої Сонячної системи.

"Ми як спільнота схиляємося до поляризації -- як відкритої, так і закритої -- і не могли уявити собі рішення, у якому було б трохи того та трохи іншого", - каже Деламер, який вивчає Юпітер з 2000 року. "Але, озираючись назад, це саме те, що аврора відкриває нам".

Відкриті лінії -- це ті, що виходять із планети, але йдуть у космос вдалеч від Сонця, замість того, щоб перепідключитися з відповідним місцем у протилежній півкулі.

Наприклад, на Землі аврора з’являється на замкнутих лініях поля навколо області, яка називається авроральним овалом. Це високоширотне кільце поблизу -- але не зовсім -- кожного кінця магнітної осі Землі.

Однак усередині цього кільця на Землі, як і на деяких інших планетах нашої Сонячної системи, є порожнє місце, яке називають полярною шапкою. Це місце, де лінії магнітного поля витікають незв'язаними -- і через це аврори там рідко з’являються. Подумайте про це як про незамкнене електричне коло у вашому домі: немає кола, немає світла.

Однак Юпітер має полярну шапку, в якій сяє аврора. Це здивувало вчених.

Проблема, за словами Деламера, полягає в тому, що дослідники були настільки орієнтованими на Землю у своїх думках про Юпітер через те, що вони вже знали про власні магнітні поля Землі.

Прибуття на Юпітер космічного корабля НАСА Juno у липні 2016 року надало зображення полярної шапки та аврори. Але ці зображення, разом із деякими, зробленими за допомогою космічного телескопу Хаббла, не змогли вирішити розбіжності серед вчених щодо відкритих та закритих ліній.

Тож для допомоги Деламер та решта дослідницької групи використали комп’ютерне моделювання. Їхнє дослідження виявило значною мірою закриту полярну область з невеликою площею відкритого потоку у формі півмісяця, що становить лише близько 9 відсотків області полярної шапки. Решта була активна з авророю, що означало замкнуті лінії магнітного поля.

Виявляється, Юпітер має поєднання відкритих і закритих ліній у своїх полярних шапках.

"Не було ані моделі, ані розуміння того, як можна пояснити отримання півмісяця відкритого потоку, як виробило це моделювання", - сказав він. "Це просто навіть ніколи не приходило мені в голову. Я не думаю, що хтось із співтовариства міг уявити таке рішення. Однак це моделювання створило його".

"Для мене це серйозний зсув парадигми нашого розуміння магнітосфери".

Що це розкриває ще? Більше роботи для дослідників.

"Це викликає багато питань про те, як сонячний вітер взаємодіє з магнітосферою Юпітера і впливає на динаміку", - сказав Деламер.

Авроро-активна полярна шапка Юпітера може бути зумовлена, наприклад, швидкістю обертання планети -- один раз на 10 годин порівняно з земною -- раз на 24 години -- і колосальністю її магнітосфери. І те, і інше зменшують вплив сонячного вітру, а це означає, що лінії магнітного поля полярної шапки з меншою ймовірністю будуть розриватися, щоб стати відкритими лініями.

І наскільки супутник Юпітера Іо впливає на магнітні лінії в полярній шапці Юпітера? Іо електродинамічно пов'язаний з Юпітером, що є чимось унікальним у нашій Сонячній системі, і як такий він постійно позбавляється важких іонів своєю батьківською планетою.

Як зазначає стаття, "Журі все ще не визначилося з магнітною структурою магнітосфери Юпітера і тим, що саме його аврора говорить нам про його топологію".

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.