Впервые наблюдалось возникновение удивительных сияющих бурь на Юпитере

Так же, как на Земле наблюдаются впечатляющие полярные сияния, на других планетах Солнечной системы также есть свои версии атмосферного светового шоу.

Юпитер, по сути, имеет самые мощные полярные сияния в Солнечной системе — невидимые для наших глаз, но ярко светящиеся в ультрафиолетовых волнах.

Поскольку Юпитер сильно отличается от Земли, ученые с интересом изучают то, что движет этими невероятными атмосферными явлениями, — и они только что получили новый ключ к разгадке. Благодаря орбитальному аппарату Juno мы впервые наблюдаем, начало таинственной сияющей бури на Юпитере.

Полярные сияния Юпитера создаются постоянным дождем из высокоэнергетических электронов, в основном оторванных от атмосферы Ио. Они ускоряются вдоль силовых линий магнитного поля к полюсам Юпитера, где они попадают в верхние слои атмосферы и взаимодействуют с газами, создавая свечение.

Это не похоже на полярные сияния на Земле, которые создаются частицами солнечного ветра. Также в отличие от полярных сияний на Земле, полярные сияния Юпитера постоянны и могут вести себя совершенно иначе.

Одно из таких проявлений — сияющая буря — интенсивное повышение яркости и расширение полярного сияния на рассвете, впервые наблюдавшееся в 1994 году. Однако подобные бури начинаются на ночной стороне полюса, и мы никогда не видели, как они формируются, пока на орбиту не прибыл зонд НАСА Juno.

«Наблюдение за полярным сиянием Юпитера с Земли не позволяет вам заглядывать за пределы лимба, на ночную сторону полюсов Юпитера», — объяснил астроном Бертран Бонфонд из Льежского университета в Бельгии.

«Исследования других космических кораблей – «Вояджер», «Галилео», «Кассини» — происходили с относительно больших расстояний и не пролетали над полюсами, поэтому они не могли видеть полную картину. Вот почему данные Juno действительно меняют правила игры, позволяя нам лучше понимание того, что происходит на ночной стороне, где зарождаются сияющие бури».

Рассветные бури — это действительно что-то. Они начинаются на ночной стороне планеты, превращая полярное сияние Юпитера в пылающий ультрафиолетовый маяк, испускающий сотни и тысячи гигаватт света — по крайней мере, в 10 раз больше энергии, чем обычное сияние Юпитера. Они длятся несколько часов, прежде чем перейти к более нормальному уровню энергии.

Поскольку полярные сияния двух планет сильно различаются, ожидалось, что процесс, вызывающий бурю, будет отличаться от любых процессов, наблюдаемых в полярных сияниях Земли. Удивительно, но данные ультрафиолетового спектрографа Juno показались странно знакомыми.

«Когда мы посмотрели на всю последовательность рассветных штормов, мы не могли не заметить, что полярные сияния на рассвете на Юпитере очень похожи на тип земных сияний, называемых суббурями», — сказал астроном Чжунхуа Яо из Льежского университета.

Наблюдать за полярными суббурями на Земле просто невероятно. Они возникают, когда магнитосфера Земли нарушается электрическими токами, что приводит к взрывному выбросу энергии в ионосферу. Там энергия рассеивается в виде «танцующего» полярного сияния, которое может длиться несколько часов.

На суббури сильно влияет солнечный ветер и ориентация межпланетного магнитного поля. Но в магнитосфере Земли преобладает взаимодействие с солнечным ветром; Юпитер заполнен плазмой, оторванной от Ио, что зависит от местоположения планеты.

Согласно анализу группы, на бури на рассвете полярных сияний Юпитера влияет не солнечный ветер, а выброс плазмы из Ио; но результат тот же: возмущение магнитосферы приводит к взрывному высвобождению энергии.

В обоих случаях накопление плазмы и энергии постепенно увеличивает нестабильность в системе, вплоть до взрывного испускания энергии.

«Магнитосферы Земли и Юпитера накапливают энергию посредством очень разных механизмов, но когда это накопление достигает критической точки, две системы выделяют эту энергию взрывным удивительно похожим образом».

Исследование опубликовано в AGU Advances.

Источники: Фото: NASA/JPL-Caltech/SwRI/UVS/ULiège/Bonfond)