Магнитный щит Сатурна находится совсем не там, где ожидалось

Фото из открытых источников

Даже скромный телескоп позволяет увидеть захватывающую дух систему колец Сатурна, которая на протяжении четырех столетий очаровывала астрономов — мир настолько необычный по своей красоте, что наблюдателям, впервые увидевшим его, часто трудно поверить в реальность происходящего. Но кольца Сатурна — это только начало. Под этим культовым силуэтом скрывается планета необычайных экстремальных размеров, газовый гигант, в одиннадцать раз шире Земли, вращающийся с такой скоростью, что сутки длятся едва десять часов, и окутанный настолько мощным магнитным полем, что оно доминирует в области космоса, простирающейся на миллионы километров во всех направлениях.

Все планеты обладают магнитными полями, и каждое магнитное поле имеет невидимый щит вокруг себя. Обширная, похожая на пузырь структура, называемая магнитосферой, создаваемая собственным магнитным полем планеты, действует как барьер против постоянного потока заряженных частиц, исходящих от Солнца. Без неё эти частицы разрушили бы атмосферу, бомбардировали бы поверхность и сделали бы жизнь на Земле практически невозможной. Большая часть наших знаний о магнитных полях Земли и планет основывалась на предположении, что все они работают так же, как и земное поле, но новое исследование предполагает, что это может быть неверно.

Исследователи из Ланкастерского университета, анализируя данные космического аппарата «Кассини», обнаружили поразительный структурный сюрприз в магнитосфере Сатурна. Их выводы, опубликованные в журнале Nature Communications, показывают, что ключевая особенность магнитной среды Сатурна находится совершенно в другом месте, чем кто-либо ожидал, и причина этого полностью меняет наше представление о гигантских планетах.

Вблизи полюсов любой намагниченной планеты защитный пузырь имеет слабое место. Воронкообразные отверстия, называемые магнитосферными каспами, расположены на высоких магнитных широтах, в полярных регионах, но, что особенно важно, на обращенной к Солнцу стороне, где магнитосфера наиболее непосредственно подвержена воздействию солнечного ветра. Именно через эти отверстия заряженные частицы с Солнца могут проникать непосредственно в верхние слои атмосферы. На Земле касп предсказуемо располагается около местного полудня (точка в полярном регионе, непосредственно обращенная к Солнцу в любой данный момент), потому что здесь основная конкуренция происходит между давлением солнечного ветра и давлением собственного магнитного поля Земли. Они уравновешиваются, и касп располагается на обращенной к Солнцу стороне. На Сатурне все иначе, там ситуация совершенно иная.

Исследовательская группа использовала данные, собранные аппаратом «Кассини» в период с 2004 по 2010 год, чтобы точно определить местоположение каспа Сатурна. Они обнаружили, что вместо того, чтобы находиться около полудня, касп Сатурна значительно смещен в сторону послеобеденного времени, в среднем находясь между 13:00 и 15:00 по местному времени, а иногда и приближаясь к 20:00.

Виновником является вращение Сатурна. Сатурнианские сутки длятся всего 10,7 часов, что составляет менее половины земных суток. Это бешеное вращение в сочетании с магнитосферой, насыщенной ионизированным веществом, извергающимся из спутника Энцелада, означает, что силы вращения преобладают над давлением солнечного ветра таким образом, который просто не наблюдается на Земле. Касп увлекается за собой вращающимся магнитным полем, отдаляясь от полудня и резко смещаясь в сторону сумерек.

Положение каспа напрямую влияет на то, где происходит магнитное пересоединение. Пересоединение — это взрывной процесс, который ускоряет частицы до огромных энергий, вызывая полярные сияния, и на Сатурне он изменяет места, где эти впечатляющие явления освещают его полярное небо.

Это также подтверждает то, что теоретики давно подозревали: быстро вращающиеся гигантские планеты функционируют в принципиально ином магнитосферном режиме, чем более медленные, меньшие по размеру миры, подобные нашему. Хотя миссия «Кассини» завершилась в 2017 году, полученные данные явно не перестали раскрывать тайны.