Рентгеновские сияния на Юпитере оказались аналогом протонных сияний на Земле

Yao, Dunn, ESA, NASA

Планетологи выяснили, что за возникновение рентгеновских полярных сияний на Юпитере ответственны физические процессы, управляющие протонными сияниями на Земле. К такому выводу ученые пришли, проанализировав данные космического телескопа XMM-Newton и межпланетной станции «Юнона», которые летом 2017 года одновременно следили за Юпитером. Статья опубликована в журнале Science.

Полярные сияния, наблюдаемые на ряде планет Солнечной системы, рождаются в ходе взаимодействия заряженных частиц, движущихся вдоль силовых линий магнитного поля планет, и верхних слоев их атмосфер. В случае Юпитера исследования сияний, возникающих над его полюсами, представляют для науки особый интерес, так как газовый гигант обладает гигантской магнитосферой, а поставщиком заряженных частиц выступает не только солнечный ветер, но и крупные спутники. В частности, рентгеновские полярные сияния на Юпитере создаются энергичными тяжелыми ионами серы и кислорода, рождаемые на Ио. Подобные сияния способны пульсировать с регулярными биениями в несколько десятков минут, а механизмы их образования и эволюция самих сияний до сих пор плохо изучены, несмотря на то, что открыты они были 40 лет назад.

Группа планетологов во главе с  Чжунхуа Яо (Zhonghua Yao) из Института геологии и геофизики Китайской академии наук опубликовала результаты анализа наблюдений за рентгеновскими сияниями Юпитера в июле 2017 года при помощи космического рентгеновского телескопа XMM-Newton и межпланетной станции «Юнона», которая работает на орбите вокруг газового гиганта. Ученые хотели разобраться в физике пульсирующего рентгеновского излучения Юпитера путем совместной одновременной работы двух аппаратов и последующих компьютерных моделирований. 

Оказалось, что процессы, вызывающие рентгеновские вспышки на Юпитере, удивительно схожи с полярными сияниями на Земле. В центральном плазменном слое магнитосферы вращающегося Юпитера из-за волн сжатия магнитного поля рождаются продольные ионно-циклотронные волны, которые затем распространяются вдоль линий магнитного поля и направляются в ионосферу планеты. Волны взаимодействуют с тяжелыми ионами, рассеивая и ускоряя их, а те, в свою очередь, периодически попадая в атмосферу Юпитера, сталкиваются с нейтральными частицами и в ходе процесса перезарядки порождают вспышки мягкого рентгеновского излучения. На Земле взаимодействие между электромагнитными ионно-циклотронными волнами и ионами порождает протонные сияния, таким образом юпитерианские рентгеновские сияния можно считать своеобразным аналогом ионных сияний на Земле.


Таким образом исследователи выявили ​​четкую связь между электромагнитными волнами планетарного масштаба, ионно-циклотронными волнами и полярными вспышками рентгеновского излучения. Остается неясным, что какие процессы генерируют волны сжатия во внешней магнитосфере Юпитера. Ожидается, что «Юнона» продолжит изучать юпитерианские сияния, а в дальнейшем ей на смену придет автоматическая станция JUICE (JUpiter ICy moons Explorer).

Ранее мы рассказывали о том, как «Юнона» проследила за жизнью рассветных бурь на Юпитере — необычного типа полярных сияний.

Александр Войтюк

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.