Далеко за пределами Солнечной системы, откуда Земля кажется просто бледно-голубой точкой, космический корабль НАСА «Галилео» провел восемь лет на орбите Юпитера. За это время выносливый космический корабль, размером чуть больше взрослого жирафа, отправил множество открытий на спутники газового гиганта, включая наблюдения за магнитной средой вокруг Ганимеда, которая отличалась от собственного магнитного поля Юпитера. Миссия завершилась в 2003 году, но недавно восстановленные данные первого пролета Галилео над Ганимедом дают новое представление об окружающей среде Луны, которая не похожа ни на что другое в Солнечной системе.
"Сейчас мы возвращаемся более чем 20 лет спустя, чтобы по-новому взглянуть на некоторые данные, которые никогда не публиковались, и закончить историю", - сказал Глин Коллинсон, ведущий автор недавней статьи о магнитосфере Ганимеда в НАСА. Центр космических полетов имени Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд. «Мы обнаружили целую часть, о которой никто не знал».
Новые результаты показали штормовую сцену: частицы оторвались от ледяной поверхности Луны в результате падающего плазменного дождя, а сильные потоки плазмы толкнули Юпитер и Ганимед из-за взрывного магнитного события, происходящего между двумя телами. магнитные среды. Ученые считают, что эти наблюдения могут стать ключом к разгадке секретов Луны, например, почему полярные сияния Ганимеда такие яркие.
В 1996 году, вскоре после прибытия к Юпитеру, Галилей сделал удивительное открытие: у Ганимеда было собственное магнитное поле. В то время как большинство планет в нашей Солнечной системе, включая Землю, имеют магнитную среду, известную как магнитосферы, никто не ожидал, что она будет у луны.
В период с 1996 по 2000 год "Галилео" совершил шесть целевых облетов Ганимеда с помощью нескольких инструментов, собирающих данные о магнитосфере Луны. К ним относятся плазменная подсистема космического корабля, или PLS, которая измеряла плотность, температуру и направление плазмы - возбужденного электрически заряженного газа - протекающего через окружающую среду вокруг Galileo. Новые результаты, недавно опубликованные в журнале Geophysical Research Letters, раскрывают интересные детали уникальной структуры магнитосферы.
Мы знаем, что магнитосфера Земли - помимо помощи в работе компасов и создания полярных сияний - является ключом к поддержанию жизни на нашей планете, потому что она помогает защитить нашу планету от радиации, исходящей из космоса. Некоторые ученые считают, что магнитосфера Земли также была необходима для первоначального развития жизни, поскольку это вредное излучение может разрушить нашу атмосферу. Изучение магнитосфер по всей Солнечной системе не только помогает ученым узнать о физических процессах, влияющих на эту магнитную среду вокруг Земли, но и помогает нам понять атмосферу вокруг других потенциально обитаемых миров, как в нашей Солнечной системе, так и за ее пределами.
Магнитосфера Ганимеда дает возможность исследовать уникальную магнитную среду, расположенную в гораздо большей магнитосфере Юпитера. Расположенная там, она защищена от солнечного ветра, что отличает ее форму от других магнитосфер Солнечной системы. Обычно магнитосферы формируются за счет давления сверхзвуковых частиц солнечного ветра, обтекающих их. Но на Ганимеде относительно медленно движущаяся плазма вокруг Юпитера вылепляет магнитосферу Луны в длинную рогообразную форму, которая простирается впереди Луны в направлении ее орбиты.
Пролетая мимо Ганимеда, Галилео постоянно подвергался ударам высокоэнергетических частиц - подобные удары были знакомы и Луне. Частицы плазмы, ускоренные магнитосферой Юпитера, непрерывно падают дождем на полюса Ганимеда, где магнитное поле направляет их к поверхности. Новый анализ данных Galileo PLS показал, что плазма сбрасывается с ледяной поверхности Луны из-за поступающего плазменного дождя.
«Эти частицы вылетают из полярных регионов, и они могут рассказать нам кое-что об атмосфере Ганимеда, которая очень тонкая», - сказал Билл Патерсон, соавтор исследования Годдарда в НАСА, который служил в команде Galileo PLS во время миссии. «Это также может рассказать нам о том, как формируются полярные сияния Ганимеда».
На Ганимеде есть полярные сияния, или северное и южное сияние, как и на Земле. Однако, в отличие от нашей планеты, частицы, вызывающие полярные сияния Ганимеда, происходят из плазмы, окружающей Юпитер, а не из солнечного ветра. При анализе данных ученые заметили, что во время своего первого пролета над Ганимедом Галилей случайно пересек полярные сияния Ганимеда, о чем свидетельствуют наблюдаемые им ионы, падающие дождем на поверхность полярной шапки Луны. Сравнив место, где наблюдались падающие ионы, с данными Хаббла, ученые смогли определить точное местоположение зоны полярных сияний, что поможет им разгадать загадки, например выяснить, что вызывает полярные сияния.
Во время полета вокруг Юпитера Галилею также удалось пролететь прямо через взрывное событие, вызванное запутыванием и разрывом силовых линий магнитного поля. Это событие, называемое магнитным пересоединением, происходит в магнитосферах по всей нашей Солнечной системе. Впервые Галилей наблюдал сильные потоки плазмы, толкаемые между Юпитером и Ганимедом из-за события магнитного пересоединения, происходящего между двумя магнитосферами. Считается, что этот плазменный насос делает полярные сияния Ганимеда необычайно яркими.
Будущее изучение данных PLS об этом столкновении может еще дать новое понимание, связанное с подповерхностными океанами, существование которых ранее было определено в пределах Луны, используя данные как Галилея, так и космического телескопа Хаббла.
Миссия «Галилео» финансировалась программой NASA Solar System Works и управлялась Лабораторией реактивного движения НАСА в Пасадене, Калифорния, для Управления научной миссии агентства в Вашингтоне.