Mokslininkai aptinka vaiduoklišką Jupiterio mėnulio Callisto Aurora pėdsaką

Callisto

Neįtikėtinas Callisto pėdsakas yra šiame paveikslėlyje, kurį Hablo kosminis teleskopas paėmė iš Jupiterio pietinio ašigalio. Taip pat matomi Ganymede ir Io parašai. (Vaizdo kreditas: Bhattacharyya ir kt., JGR 2018)



Trys masyviausi Jupiterio mėnuliai planetos atmosferoje sukėlė auroralinius pliūpsnius, tačiau bet kokie ketvirtojo sukurti pėdsakai liko iššūkis pastebėti. Naujas žvilgsnis į NASA Hablo kosminio teleskopo surinktus duomenis atskleidė preliminarius ketvirto šių didžiausių mėnulių Callisto įkrautų dalelių požymius. Iki šiol buvo pastebėti tik du galimi pėdsakai, tačiau jie atveria kelią rasti daugiau pėdsakų, kurie galėtų atskleisti milžiniškos planetos magnetinio lauko įžvalgą.



Kai besisukantis Jupiterio magnetinis laukas praeina pro keturis didelius planetos mėnulius, vadinamus Galilėjos mėnuliais, energija keliauja žemyn lauko linijomis, jungiančiomis juos su planeta. „Callisto“ aurorinis parašas sugebėjo likti paslėptas, nes skrieja taip toli nuo dujų milžino, kad jo įkrautos dalelės pataikė į planetą aukštesnėse platumose, netoli poliarinio regiono, kuriame užsidega pagrindinis Jupiterio aurorinis ekranas.

Išnagrinėjusi 2007 metais Hablo užfiksuotus archyvinius vaizdus, ​​astronomų komandai pirmą kartą pavyko rasti Callisto parašą. Jie ieškojo laiko, kai pagrindinės planetos auros buvo blankesnės arba perkeltos į žemesnes platumas, todėl Mėnulio pėdsakas galėjo šviesti. Per penkių mėnesių duomenis jie rado vieną vaizdą, kuriame buvo matomas Callisto auros parašas.



'Laimei, Callisto tą dieną Jupiteris neužtemdė, ir mes galėjome pastebėti pėdsaką primenančią funkciją padarytų vaizdų serijoje “,-„ guesswhozoo.com “sakė naujo tyrimo pagrindinis autorius ir Bostono universiteto mokslininkas Dolonas Bhattacharyya. paštą.

Kadangi vienas vaizdas pateikia ribotus duomenis, Bhattacharyya tikisi, kad jos komandos atradimas atvers kelią būsimiems Callisto pėdsakų radiniams.

„Panašiai kaip gitaros stygos nuplėšimas“

Žemėje nuostabūs auroriniai ekranai įvyksta, kai planetos magnetinis laukas nukreipia įkrautas daleles, tekančias nuo saulės iki polių. Panašių aurų pasitaiko ir Jupiteryje, nors skirtingai nei Žemėje, atmosferos rodmenys yra nuolatiniai, todėl apskritimo bruožai mažiau nei 621 mylių (1000 kilometrų) pločio.



Tačiau Jupiteris taip pat gali pasigirti mažesnėmis auromis, sukurtomis planetos sąveikos su keturiais didžiausiais mėnuliais: Europa, Io, Ganymede ir Callisto. Šie nedideli auroraliniai įbrėžimai susidaro, kai kiekvieno mėnulio magnetinis laukas sąveikauja su planetos.

Nors Jupiteris yra daug masyvesnis už Žemę, jis sukasi savo ašyje kartą per 10 valandų, o ne Žemės 24, ir kartu su juo nuvalo magnetinį lauką. Mėnuliai aplink dujų milžiną keliauja greitesniu tempu, o Callisto keliauja maždaug kartą per 17 dienų, palyginti su mūsų mėnulio 27 dienų kelione aplink Žemę. Natūraliems palydovams skriejant aplink planetą, Jupiterio magnetinis laukas vėl ir vėl praeina pro juos.

„Šie mėnuliai veikia kaip laidininkai greitai besikeičiančioje magnetinio lauko aplinkoje ir veikia kaip baterija, turinti teigiamą potencialą viename poliuje, o neigiamas kitame“, - sakė Bhattacharyya. 'Tai sukelia trikdžius magnetinio lauko linijoje, esančioje šalia tam tikro mėnulio.'



Be to, mėnuliai yra maudomi plazmos dalelėse, tekančiose iš saulės ir sukeltų kitų mėnulio Io ugnikalnių išsiveržimų.

Keturi Galilėjos mėnuliai yra prijungti prie dujų milžino magnetinio lauko linijomis. Sąveika iš plazmos ir planetos magnetinio lauko sukelia mėnulių lauko vibraciją, kai energija keliauja per juos, pagreitindama šalia esančius elektronus.

„Efektas yra toks pat, kaip gitaros stygos nuplėšimas“, - sakė Bhattacharyya.

Elektronai seka magnetinio lauko linijas iš savo pradinio mėnulio į Jupiterio atmosferą, kur įkrautos dalelės nusėda aurorinių ekranų pavidalu. Kuo mažesnis atstumas tarp mėnulio ir planetos, tuo žemesnės platumos, kuriose įkrautos dalelės nusileis. Io, kaip artimiausias didžiųjų mėnulių Jupiteriui, nusėda daleles, kurios sukuria jo auros pėdsaką žemiausioje platumoje, o Europa ir Ganimedas. „Callisto“, tolimiausias iš keturių, palieka žymę aukščiausiose platumose.

„Deja, didelėse platumose pagrindinė Jupiterio aura yra labai aktyvi ir ryški“, - sakė Bhattacharyya. „Dėl to sunku pastebėti mažą pėdsaką tarp labai dinamiškos ir ryškios pagrindinės auros emisijos“.

1964 m. Radijo spinduliai atskleidė pirmąjį iš šių atskirų ekranų - tuos, kuriuos sukūrė ugnikalnis Io sąveika su dujų milžinu. 2002 metais Hablo kosminis teleskopas atskleidė abiejų auroralinius parašus Europa ir Ganimedas . Jupiterio magnetinio lauko sąveika su mėnulio įkrautomis dalelėmis yra vertingas suvaržymas kuriant Jupiterio magnetinio lauko modelius. Kadangi Callisto yra tolimiausias mėnulis, jis gali suteikti informacijos apie planetos magnetinį lauką didesniais atstumais nei jo broliai ir seserys. Tačiau Callisto sukurtos auros liko paslėptos.

2007 m. Tyrimo bendraautorius Johnas Clarke'as, taip pat Bostono universitete, naudojo Hablo kosminį teleskopą, kad stebėtų Jupiterio auroraciją, tikėdamasis suprasti, kaip dinamiškas pirminės planetos aurorinės veiklos elgesys yra susijęs su saulės aktyvumu. 2011 m. Tyrėjai nusprendė dar kartą pažvelgti į šiuos vaizdus, ​​tikėdamiesi pastebėti sunkų Callisto pėdsaką.

Antrą, tikėtiną kandidatą taip pat pastebėjo Hablas. Ją palaipsniui padengė pagrindinė auros emisija per dieną.

Antrą, tikėtiną kandidatą taip pat pastebėjo Hablas. Ją palaipsniui padengė pagrindinė auros emisija per dieną.(Vaizdo kreditas: Bhattacharyya ir kt., JGR 2018)

„Mes buvome optimistiški dėl didelės ir nuolatinės vaizdų serijos, padarytos per penkis mėnesius [nuo 2007 m. Vasario iki birželio mėn.], Kaip šios stebėjimo kampanijos dalis“, - sakė Bhattacharyya.

Gegužės 24 d. Tyrėjai pasiekė jackpoto atvaizdą. Pirminė Jupiterio auroralinė spinduliuotė buvo „neįprastai silpna“, - sakė Bhattacharyya, ir ji persikėlė į žemesnes platumas, palikdama „Callisto“ įkrautų dalelių parašą.

Antrasis vaizdas buvo rastas tik po dviejų stebėjimo dienų, gegužės 26 d., Tačiau pagrindinis išmetimas nebuvo toks silpnas kaip iš pirmojo duomenų rinkinio, o Bhattacharyya sakė, kad pėdsakas visiškai išnyko per dieną. Šis parašas buvo klasifikuojamas kaip galimas kandidatas.

Pasak Bhattacharyya, „Callisto“ parašas yra ryškesnis, nei tikėjosi ankstesnės teorinės prognozės. Skirtumą ji priskyrė erdvėlaivio „Galileo“ atradimui reikšminga jonosfera „Callisto“ - plonas atmosferos sluoksnis, užpildytas įkrautomis dalelėmis, į kurias tokiose prognozėse nebuvo atsižvelgta.

Stipraus ir dinamiško Jupiterio magnetinio lauko įtaka tęsiasi dideliais atstumais. Nė vienas erdvėlaivis, išsiųstas į Jupiterį, negalėjo atlikti svarbių matavimų šioje įkrautoje aplinkoje, sakė Bhattacharyya. Štai įeina mėnuliai.

„Tikimės, kad ištyrę šių Galilėjos mėnulių sukurtų pėdsakų vietą ir kintamumą, galėsime atnaujinti esamus Jupiterio lauko modelius ir sužinoti apie jo struktūras toli nuo planetos“, - sakė ji.

Tačiau ji įspėjo, kad daugelis veiksnių gali turėti įtakos mėnulio sąveikos ryškumui. Tai reiškia, kad vienas pėdsakas nepateikia pakankamai duomenų, kad galėtų padaryti tvirtas išvadas apie Jupiterį.

Tikroji naujo tyrimo jėga yra įžvalga, kaip numatyti būsimus „Callisto“ pėdsakus. Bhattacharyya sakė, kad anksčiau būtų buvę neįmanoma numatyti, kada Callisto pėdsakas gali būti matomas vėliau. Nauji duomenys dabar leidžia numatyti tokias prognozes.

NASA erdvėlaivis „Juno“ atvaizduos planetos poliarinę orbitą tiek ultravioletinių, tiek infraraudonųjų spindulių bangomis. Bhattacharyya sakė, kad šie vaizdai gali būti naudojami medžioti laikus, kai pagrindinis auroralinis ovalas yra silpnas arba persikėlė į žemesnes platumas, todėl buvo galima pastebėti Callisto aurorinį švytėjimą. Kartu su vaizdais iš Žemėje esančių instrumentų tai padidina tikimybę pastebėti daugiau mėnulio parašų.

„Kadangi„ Juno “yra orbitoje aplink Jupiterį ir dažnai eis per polius, jis galės pastebėti pėdsaką net tada, kai Callisto užtemdys [arba paslėps] Jupiteris ir nebus matomas iš Žemės, taip padvigubindama tikimybę pastebėti Callisto pėdsaką “, - sakė Bhattacharyya.

Tyrimas buvo paskelbtas sausio mėn Geofizinių tyrimų žurnalas: Kosmoso fizika .

Sekite Nola Taylor Redd adresu @NolaTRedd , Facebook , arba „Google+“ . Sekite mus adresu @Spacedotcom , Facebook arba „Google+“ . Iš pradžių paskelbta guesswhozoo.com .