Аврорные пятна на Ганимеде демонстрируют сходство с земными полярными сияниями

Фото из открытых источников

Ученые из США, Европы и Китая использовали ультрафиолетовый спектрограф (УФС) на борту космического аппарата НАСА «Юнона» для составления подробных карт структуры пятен в полярных сияниях Ганимеда, аналогичных тем, которые наблюдаются на Земле. 

Их результаты показывают, что взаимодействие между магнитными полями и заряженными частицами может быть универсальным механизмом возникновения полярных сияний, что имеет важное значение для понимания магнитосфер во всей Солнечной системе. Статья с результатами исследования была опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics. 

Ганимед, единственный известный спутник, обладающий собственным магнитным полем, поддерживает миниатюрную магнитосферу, встроенную в магнитосферу Юпитера.

Его полярные сияния возникают главным образом за счет излучения кислорода на длинах волн 130,4 и 135,6 нм, возбуждаемого выпадающими электронами.

В новом исследовании Филипп Гусбин из Льежского университета и его коллеги проанализировали ультрафиолетовые наблюдения Ганимеда, записанные 7 июня 2021 года космическим аппаратом Juno.

Они обнаружили многочисленные пятна полярного сияния на ведущем, расположенном ниже по течению полушарии Луны.

Типичные размеры этих участков составляют около 50 км, а яркость достигает приблизительно 200 Рэлеев.

«Северное сияние также наблюдается на Ганимеде и вызвано выпадением электронов в его разреженной кислородной атмосфере», — пояснил Гусбин. «Наблюдения полярных сияний Ганимеда до миссии «Юнона» были ограничены пространственным разрешением наземных наблюдений и не позволяли различить мелкомасштабные структуры, характерные для планетарных полярных сияний».

Морфология и масштаб этих образований напоминают полярные сияния в виде «бусинок», наблюдаемые на Земле перед магнитосферными суббурями и на Юпитере во время так называемых утренних бурь.

Отсутствие подобных пятен в южном полушарии объясняется геометрией наблюдения, хотя нельзя исключить и асимметрию, связанную с положением Ганимеда в плазменном диске Юпитера.

«Эти „бусинки“ наблюдались в полярных сияниях Земли и Юпитера, где они связаны с суббурями и утренними бурями — крупномасштабными перестройками магнитосферы, которые высвобождают огромное количество энергии и вызывают интенсивную активность полярных сияний», — сказал Алессандро Мойрано из Льежского университета и Национального института астрофизики в Риме.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что, несмотря на огромные различия в масштабе и окружающей среде, в магнитосферах могут действовать сопоставимые физические механизмы.

«Наблюдения космического аппарата Juno за Ганимедом длились менее 15 минут, и аппарат больше никогда не будет пролетать над Ганимедом. Поэтому мы не знаем, насколько распространены эти пятна и как они меняются со временем», — сказал Бертран Бонфон из Льежского университета. «К счастью, миссия ESA Juice (Jupiter Icy Moons Explorer) в настоящее время находится на пути к Юпитеру, куда она прибудет в 2031 году и проведет специальные наблюдения за Ганимедом. Космический аппарат оснащен ультрафиолетовым спектрографом, аналогичным тому, что используется на «Юноне»: это позволит нам собирать данные наблюдений в течение более длительных периодов, отслеживать эволюцию полярных сияний Ганимеда и, будем надеяться, раскрыть новые тайны».