Космическая обсерватория James Webb впервые обнаружила полярные сияния над Нептуном, пишет Nature. Сообщается, что их удалось зафиксировать во время наблюдений в июне 2023 года. Этого события исследователи космоса ждали долгие десятилетия: до сих пор они замечали лишь слабые «намеки» на то, что и эта планета тоже «светится» в ответ на атаку солнечного ветра.
Полярные сияния уже много лет наблюдают, к примеру, на Юпитере и Сатурне, но на Уране и Нептуне они оказались особенно своеобразными. Дело в том, что и магнитное поле, и атмосфера ледяных гигантов принципиально отличаются от земных.
Сначала обнаружилась удивительная структура магнитосферы Урана: там сияния происходят не над Северным и Южным полюсом, как у нас, а где-то над средними широтами. Планетологи думали, что это из-за того, что сам Уран сильно наклонен по отношению к плоскости своего обращения вокруг Солнца: как объясняют ученые, он как бы «лежит на боку». Но потом выяснилось, что с Нептуном дело обстоит точно так же, хотя его ось сориентирована более вертикально.
При этом у обоих гигантов магнитосфера очень несимметрична. По мнению геофизиков, все это объясняется тем, что само магнитное поле этих планет вырабатывается не в ядре, как в случае Земли, а в мантии. Предполагают, что и Урана, и у Нептуна она состоит из очень плотной смеси воды, метана и аммиака. Эти вещества там на самом деле сильно нагреты, но за счет очень большого давления сжаты до твердого либо жидкого состояния, то есть внутри планет плавают «горячие льды». Вся эта масса прекрасно проводит электричество и в процессе своего движения создает электрическое, а вместе с этим и магнитное поле.
Необычно и то, как проявляются сами сияния на Уране и, как теперь выясняется, на Нептуне. На Земле мы свои авроры видим невооруженным глазом — излучение идет в видимом свете. У ледяных гигантов — не так, и это из-за совсем другого состава атмосферы.
К примеру, когда мы наблюдаем в небе Арктики или Антарктики зеленые всполохи, это результат столкновений солнечных частиц с атомами кислорода, а синее свечение дает бомбардировка молекул азота. Напомним, полярные сияния происходят от того, что летящие от Солнца протоны и прочие заряженные частицы бьются об атомы в верхних слоях атмосферы и выбивают из них электроны, это называется ионизацией. При каждом ударе выделяется энергия в виде фотонов, что и создает свечение. Какое будет свечение, зависит от энергии фотона, и это, в свою очень, обусловлено тем, какой именно атом подвергся атаке.
Так вот, в верхних слоях атмосферы Нептуна по большей части находится водород. И когда в него ударяются солнечные частицы, вылетающие от этого фотоны несут с собой инфракрасное излучение, человеческому глазу недоступное.
В 1989 году мимо Нептуна пролетал один из двух знаменитых зондов — «Вояджер-2», но у него на борту, к сожалению, нет прибора для улавливания нужного инфракрасного света, поэтому он сияний почти не «видел», разве что заметил некие слабые свечения в ультрафиолетовом диапазоне. Меж тем «Уэбб», как известно — инфракрасная обсерватория.
Кстати, нынешние наблюдения показали и еще одну примечательную деталь: со времен пролета «Вояджера» верхние слои атмосферы Нептуна охладились на сотни градусов. По словам ученых, среда стала примерно вдвое холоднее. И чем это вызвано, пока не очень понятно.
С сезонными изменениями, по мнению исследователей, это вряд ли связано, потому что каждый сезон на Нептуне длится сорок с лишним лет, а полный годовой оборот занимает 165 лет, и таких резких изменений всего за 34 года там не ожидают. Связь этого охлаждения с 11-летним солнечным циклом тоже считают очень сомнительной хотя бы потому, что в 1989 году солнечная активность была примерно такой же, как и в 2023-м. Так что космический телескоп еще и в этом смысле «открыл окно» в таинственный внутренний мир самой далекой планеты Солнечной системы.
Ранее астрономы объяснили, куда недавно «исчезли» кольца Сатурна.
