В отличие от Земли, где аврора вызывается солнечным ветром, полярные сияния Юпитера имеют более сложную природу. Мощное магнитное поле планеты вращается вместе с ней каждые 10 часов, увлекая за собой заряженные частицы.
Четыре галилеевых спутника — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — движутся гораздо медленнее (Ио делает оборот за 42,5 часа). Их взаимодействие с магнитным полем создает мощные электрические токи, заставляя частицы врезаться в атмосферу Юпитера и оставлять яркие авроральные следы — своеобразные «отпечатки пальцев» лун.
В 2023 года команда под руководством аспирантки Нортумбрийского университета (Великобритания) Кэти Ноулз получила 22 часа времени наблюдений на космическом телескопе «Джеймс Уэбб» (JWST). Ученые сканировали край Юпитера, буквально преследуя сияние по мере вращения планеты. В процессе они зафиксировали следы Ио и Европы — и тут же столкнулись с сюрпризом.
Следы спутников вели себя не так, как основное полярное сияние Юпитера, которое относительно горячо и насыщено веществом. Внутри следа Ио обнаружилось аномально холодное пятно с температурой всего 538 кельвинов (265°C), тогда как окружающая авроральная область разогрета до 766 кельвинов (493°C). При этом плотность ионов в холодном пятне оказалась втрое выше, чем в основном сиянии, а местами колебания плотности достигали 45-кратных значений на крошечной площади.
Мы обнаружили экстремальную изменчивость температуры и плотности в следе Ио, происходящую за минуты. Это говорит о том, что поток высокоэнергетических электронов, врезающихся в атмосферу Юпитера, меняется невероятно быстро
Ио — самый вулканически активный объект Солнечной системы. Каждую секунду его вулканы выбрасывают в космос около тонны вещества, создавая вокруг Юпитера гигантский плазменный бублик — тор Ио. Заряженные частицы ионизируются, порождая мощнейшие электрические токи, которые и создают ярчайшие пятна в полярном сиянии планеты.
Исследователи обнаружили, что в авроральных следах концентрация ионов H₃⁺ (трехатомного катиона водорода) втрое выше, чем в основном сиянии Юпитера. Удивительное явление зафиксировали лишь на одном из пяти снимков. Насколько часто это случается и чем это можно объяснить, еще предстоит выяснить.
Открытие выходит далеко за пределы одной планеты. У Сатурна его спутник Энцелад тоже оставляет авроральный след — возможно, там происходят похожие процессы. Результаты наблюдений команды опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.
Ранее Наука Mail рассказывала о новом способе наблюдения за лунами планет вне пределов Солнечной системы.
