Спутники Юпитера, вероятно, оказывают влияние на полярные сияния гигантской планеты, «давя» на ее магнитную среду. К таким выводам пришли ученые, которые наблюдали за системой с помощью телескопа «Джеймс Уэбб». Исследователи обнаружили холодную точку в атмосфере Юпитера и быстрое увеличение плотности заряженных частиц, сообщает Space.com.
«Спутники постоянно взаимодействуют с магнитным полем и плазмой, окружающими планету, и это взаимодействие приводит к тому, что высокоэнергетические частицы движутся вдоль линий магнитного поля, а затем сталкиваются с атмосферой планеты, создавая следы в полярных сияниях, которые соответствуют орбитам спутников вокруг Юпитера», — заявила Кэти Ноулз, аспирантка Нортумбрийского университета в Великобритании.
Полярные сияния на Юпитере образуются по аналогии с земными: заряженные частицы солнечного ветра сталкиваются с магнитным полем планеты и направляются к полюсам газового гиганта. При входе в атмосферу они сталкиваются с атомами и молекулами, заставляя их светиться. Однако, взаимодействуя с магнитным полем Юпитера, четыре его крупнейших спутника — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — могут оставлять следы в полярных сияниях.
И эти следы усугубляет явление, известное как плазменный тор Ио. Ио — самое вулканическое тело Солнечной системы, и его вулканы выбрасывают тонны заряженных частиц, которые выходят на орбиту вокруг Юпитера, образуя плазменный тор, удерживаемый на месте магнитным полем газового гиганта. По мере того, как галилеевые спутники вращаются вокруг Юпитера, они взаимодействуют с плазменным тором и магнитным полем, направляя ионы к атмосфере планеты, что способствует возникновению полярных сияний и генерации электрических токов, влияющих на яркость следов.
В ходе предыдущих исследований ученые отслеживали яркость полярных сияний и следов в них. Но в 2023 году Хенрик Мелин и Том Сталлард из Нортумбрийского университета использовали телескоп «Джеймс Уэбб», чтобы получить снимки Юпитера с полярными сияниями на виду. Телескопу удалось отследить профиль атмосферы Юпитера непосредственно под полярным сиянием.
«Джеймс Уэбб» сделал пять снимков, и на четырех из них все выглядело «нормально». Но на одном из снимков в атмосфере под полярным сиянием, связанным со «следом» Ио, появилось холодное пятно. Температура основной части полярного сияния достигала 493 градусов Цельсия, но температура пятна - «всего лишь» 295 градусов Цельсия.
Плотность ионов, поступающих в верхние слои атмосферы для питания полярного сияния вокруг холодного пятна, также была намного выше, чем когда-либо измерялось ранее. Одним из особенно распространенных ионов был триводородный катион (H3+), и плотность ионов была в среднем в три раза выше, чем в остальной части полярного сияния. Более того, внутри холодного пятна плотность могла изменяться до 45 раз.
«Мы обнаружили экстремальные колебания температуры и плотности в пределах зоны полярного сияния Ио, происходящие в течение нескольких мину. Это говорит нам о том, что поток высокоэнергетических электронов, сталкивающихся с атмосферой Юпитера, меняется невероятно быстро», — сказала Ноулз.
Ранее ученые заявили о том, что «кирпичики жизни» были включены в состав галилеевых спутников Юпитера еще на этапе их формирования.