Тайна радиационных поясов Урана раскрыта: новое исследование проливает свет на загадочную магнитосферу планеты

Миссия Voyager 2, возможно, зафиксировала Уран в особый момент, когда радиационные пояса планеты были заряжены электронами, ускоренными подобным процессом, который может вызвать геомагнитные бури на Земле. Это открытие, полученное в результате新的 анализа старых данных с Voyager 2, может помочь объяснить несколько загадочных аспектов магнитной оболочки Урана.

Когда быстрая компонента солнечного ветра, который исходит из корональных дыр на Солнце и является слегка нерегулярным, сталкивается с более медленными phầnями солнечного ветра, это приводит к электромагнитным ударам в снегу заряженных частиц, которые переносит ветер. Такое событие называется коротирующейся области взаимодействия, и когда оно происходит возле Земли, оно может быть одной из причин геомагнитных бурь, которые могут привести к появлению авроры.

Солнечный ветер распространяется за пределы Земли, и даже за пределы Урана, Нептуна и пояса Койпера, чтобы образовать гелиосферу, которая представляет собой магнитную пузырь вокруг солнечной системы. Осознание того, что коротирующаяся область взаимодействия, возможно, проходила Уран в то время, когда Voyager 2 gặpилась с планетой 24 января 1986 года, может быть отсутствующим кусочком пазла, который так долго мучил ученых.

Voyager 2 остается единственной миссией, которая посетила Уран (и Нептун). То, что он обнаружил, было холодным, ледяным газовым мешком с очень странным магнитосферой, которая генерируется внутренним магнитным полем планеты. Север-южная ориентация этого магнитного поля наклонена на 59 градусов относительно оси вращения Урана, которая сама наклонена на 98 градусов относительно плоскости эклиптики. Кроме того, магнитосфера смещена внутрь Урана, что позволяет иметь намного более сильное магнитное поле на севере, чем на юге.

Как и на Земле, магнитосфера Урана окружена радиационными поясами в виде заряженных частиц. Однако, когда Voyager 2 прибыл в 1986 году, он обнаружил, что внутри магнитосферы Урана几乎 не было плазмы (ионизированного газа). На самом деле, магнитосфера была сжата, и плазма, казалось, была выжата. Что было в изобилии, это были электроны, содержащиеся в удивительно густонаселенных поясах.

В 1986 году ученые думали, что событие солнечного ветра, подобное коротирующейся области взаимодействия, рассеет электроны, присутствующие в магнитосфере Урана, в атмосферу планеты. Однако почти четыре десятилетия изучения солнечного ветра и его взаимодействия с планетами taught нас что-то другое.

"Наука прошла долгий путь с момента пролета Voyager 2", - сказал Роберт Аллен из Института جنوبного запада, который возглавил новые исследования. "Мы решили сравнить данные Voyager 2 с наблюдениями за Землей, которые мы провели в последние десятилетия".

Хотя в некоторых случаях коротирующиеся области взаимодействия могут рассеять электроны в атмосферу планеты, изучение их взаимодействия с Землей показало, что такое событие может также сбросить много энергии в магнитосферу.

В отсутсутствии второй миссии на Уран после Voyager 2 ученые научились выжимать все, что можно, из старых данных Voyager 2, используя новые идеи и техники, полученные за последние четыре десятилетия, чтобы узнать больше об льдине гиганте. Эти новые открытия появились всего год после того, как другая команда изучила старые данные, чтобы заключить, что солнечный ветер действительно сжал магнитосферу Урана, выжав плазму, обычно присутствующую.

Для четырех десятилетий ученые думали, что магнитосфера Урана всегда находится в этом странном состоянии, но теперь мы учимся, что мы просто поймали ее в редкий момент, и что то, что Voyager 2 измерил, может не быть статус-кво.

"Это еще одна причина отправить миссию на Уран", - сказал Аллен.

Уран не одинок в том, что имеет странную магнитосферу. Когда Voyager 2 встретил Нептун через три с половиной года, он обнаружил, что он также имеет смещенную и наклонную магнитосферу, как и Уран. На самом деле, выводы нового анализа старых данных Урана "имеют некоторые важные последствия для подобных систем, таких как Нептун", - добавил Аллен.

Возможно, несовпадающие магнитосферы являются типичными для всех льдиновых гигантов, как в нашей солнечной системе, так и за ее пределами. Или, возможно, они являются нетипичными или симптомами уникальных историй Урана и Нептуна. В любом случае, новые миссии срочно нужны, чтобы предоставить первые детальные данные за почти 40 лет. К счастью, новая миссия на Уран в настоящее время является главной задачей для NASA.

Новый анализ старых данных Voyager 2 можно найти в статье, опубликованной 21 ноября в журнале Geophysical Research Letters.