Новый тип плазменных волн открыт в полярном сиянии Юпитера аппаратом «Юнона»
Представьте себе ночное небо, внезапно озарённое танцующими зелёными и фиолетовыми лентами. Полярное сияние — одно из самых завораживающих зрелищ на Земле. Это космическая поэзия, рождённая из столкновения солнечного ветра с магнитным полем нашей планеты. Но что, если я скажу вам, что наши земные «северные огни» — лишь скромная прелюдия к грандиозной опере, разыгрывающейся на самой большой планете Солнечной системы?
Юпитер, газовый гигант, обладает полярными сияниями настолько мощными, что они могли бы осветить всю нашу планету. Вот только увидеть их невооружённым глазом невозможно — они полыхают в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах. И недавно, благодаря данным с космического аппарата «Юнона», учёные не просто увидели это сияние по-новому. Они его, можно сказать, услышали. И то, что они обнаружили, оказалось совершенно не похоже ни на что, с чем мы сталкивались раньше.
Почему Юпитер — не просто большая Земля?
На первый взгляд, механика сияний схожа: заряженные частицы (плазма) летят вдоль линий магнитного поля и врезаются в атмосферу, заставляя газы светиться. Но на этом сходство, пожалуй, и заканчивается. Магнитное поле Юпитера примерно в 20 000 раз мощнее земного, а его атмосфера — это бурлящий котёл из водорода и гелия. Это создаёт совершенно иные правила игры.
На Земле сияния образуют изящные кольца вокруг полюсов, так называемые авроральные овалы. Частицы как бы стекают в атмосферу по краям нашей магнитной «шапки». У Юпитера же всё иначе. Его исполинское магнитное поле действует как гигантский пылесос, засасывая частицы и обрушивая их прямо на полярные шапки. Картина получается совсем другой — не кольцо, а сплошной, бушующий световой шторм.
Именно в сердце этого шторма и скрывалась новая загадка.
Ухо, которое услышало Юпитер: роль «Юноны»
Долгое время мы могли наблюдать за Юпитером лишь издалека. Даже мощные телескопы, вроде «Джеймса Уэбба», дают нам лишь прекрасные, но статичные картинки в инфракрасном свете. Это всё равно что смотреть на фотографию океанского шторма — вы видите волны, но не чувствуете ветра и не слышите его гула.
Всё изменил космический аппарат NASA «Юнона» (Juno). Это не просто телескоп. Это отважный исследователь, который первым в истории вышел на полярную орбиту вокруг газового гиганта. «Юнона» не смотрит со стороны — она ныряет прямо в гущу событий, пролетая сквозь потоки плазмы и измеряя всё на своём пути. Именно во время одного из таких рискованных пролётов над северным полюсом команда из Университета Миннесоты и наткнулась на нечто странное в данных.
Шёпот в плазме: так что же они нашли?
Пространство вокруг Юпитера заполнено плазмой — перегретым «супом» из заряженных электронов и ионов. Эта плазма не просто движется, она колеблется, создавая так называемые плазменные волны. Если представить их в виде звука, то в околоземном пространстве мы привыкли слышать определённый набор «частот».
А вот Юпитер «звучит» иначе. Анализ данных «Юноны» показал наличие волн с аномально низкой частотой. Таких медленных, протяжных колебаний учёные раньше не фиксировали. Звучит странно, правда? В чём же дело?
Ответ кроется в двух уникальных особенностях полярных регионов Юпитера:
- Невероятно низкая плотность плазмы. Частиц здесь гораздо меньше, чем в аналогичных регионах у Земли.
- Чудовищно сильное магнитное поле.
Эта комбинация — разреженная среда и мощнейшее магнитное поле — заставляет плазму колебаться совершенно по-особенному, медленно и величаво. Как объясняет профессор Роберт Лайсак, один из авторов исследования, плазма ведёт себя отчасти как жидкость, на которую воздействуют внешние силы. В случае Юпитера эти силы создают условия для совершенно новой «акустики». Это всё равно что услышать контрабас в оркестре, где раньше играли только скрипки.
Зачем нам это знать? От Юпитера к Земле
Хорошо, учёные нашли новую волну в сиянии на далёкой планете. Какое это имеет отношение к нам? Самое прямое.
Изучение экстремальных систем, таких как магнитосфера Юпитера, позволяет нам лучше понять фундаментальные законы физики плазмы. Это как краш-тест для наших теорий. Если наша модель работает для спокойной Земли, сработает ли она для бушующего Юпитера? Новые данные показывают, что наши модели неполны.
Магнитное поле Земли — наш невидимый щит, защищающий нас от губительной солнечной радиации. Понимание того, как работают и взаимодействуют плазменные волны, помогает нам точнее предсказывать космическую погоду, которая может выводить из строя спутники и электросети. Изучая гигантский и причудливый «щит» Юпитера, мы получаем бесценные знания о прочности и уязвимостях нашего собственного.
Миссия «Юноны» продолжается. Этот неутомимый зонд всё ещё кружит над полюсами газового гиганта, прислушиваясь к его космической симфонии. И каждое новое открытие, подобное этому, не просто добавляет штрих к портрету далёкого мира, но и напоминает нам: Вселенная полна тайн, и самые грандиозные из них могут быть скрыты в невидимом свете и неслышимых волнах.
