Это случилось в далеком 1986 году, но может повториться снова.
Культовый портрет Урана, сделанный «Вояджером-2», скрывает множество деталей сложного мира, некоторые из которых начинают проясняться. НАСА/Лаборатория реактивного движения
На постоянно растущей карте Солнечной системы, составленной исследователями, есть гигантское белое пятно. За последние два десятилетия целый флот зондов измерял землетрясения на Марсе, тщательно изучал бороздки в кольцах Сатурна, наблюдал струйные течения на Юпитере и слышал сердцебиение Плутона. Но с точки зрения близкого и личного исследования наше изображение Урана не продвинулось существенно дальше безликого голубого пляжного мяча, запечатленного старинными приборами «Вояджера-2» в 1986 году.
Но в прошлом году, просматривая архивы НАСА, два планетолога заметили то, что упустили из виду более ранние анализы - всплеск в магнитном поле Урана, когда космический корабль пролетал через своего рода магнитный пузырь. Новый результат, опубликованный прошлым летом в Geophysical Research Letters, появился, когда ученые-планетологи начали переключать свое внимание на некоторые из самых глубоких выдающихся загадок в этой области.
«Миссия «Кассини» [на Сатурн] завершена, и люди начинают говорить: «Хорошо, что еще мы можем сделать», - говорит Хайди Хаммель, планетарный астроном и вице-президент по науке Ассоциации университетов. для исследований в области астрономии.«Люди обращают свои взоры обратно на эти другие планеты и отмахиваются от старых данных».
Джина ДиБраччо и Дэниел Гершман из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА - два таких исследователя. Вдохновленные растущим интересом сообщества к самым отдаленным планетам, они часами вручную обрабатывали данные тридцатилетней давности новым способом. Ученые «Вояджера» рассчитали силу магнитного поля в целом, говорит ДиБраччио, поэтому короткие колебания показаний магнитометра считались просто неприятностью. Но, увеличивая эти неровные прыжки и падения, ДиБраччо и Гершман заметили особый 60-секундный участок 45-часового пролета «Вояджера-2», где поле поднималось и опускалось мгновенно узнаваемым образом. - Как вы думаете, это может быть плазмоид? - спросил Гершман у ДиБраччо, согласно пресс-релизу НАСА.
Плазмоиды представляют собой заряженные шары атмосферы, выброшенные в космос, когда солнечный ветер обдувает планеты. Потеря таких капель может кардинально изменить мир в течение длительного периода времени, а их изучение может дать представление о том, как живут и умирают планеты. Исследователи заметили, что они отскакивают от разных планет, но магнитная отрыжка, через которую проплыл «Вояджер-2», была первой для Урана. «Мы ожидали, что на Уране, вероятно, будут плазмоиды; однако мы не знали точно, как они будут выглядеть», - говорит ДиБраччо.
Теперь, когда они поймали одного с поличным, она говорит, что он очень похож на те, что видели утекающие с Сатурна или Юпитера, но уносящие относительно большую массу. (Этот плазмоид сформировал цилиндр примерно в 22 000 раз больше Земли).
Больше таких открытий могут остаться в архивах, ожидая новых анализов. «Большая часть данных «Вояджера-2» доступна в системе планетарных данных НАСА, - говорит ДиБраччо, - и, вероятно, многое еще предстоит узнать».
Уран, в частности, продолжает умолять о дальнейших исследованиях. В 2014 году Эрих Каркошка, астроном из Университета Аризоны, пересмотрел изображения «Вояджера-2» с помощью современных методов обработки. Смешав 1600 изображений и увеличив контрастность, работа Каркошки показала, что мир жевательной резинки, нарисованный конфетно-полосатыми облаками, все это время скрывался внутри безвкусного синего шара.
Помимо своей недооцененной сложности, это еще и странная планета. В то время как другие вращаются, Уран катится, опрокинутый на бок, а его полюса обычно направлены к солнцу или от него. Его магнитное поле тоже сумасшедшее, оно смещено от центра планеты и наклонено на дикие 60 градусов в сторону. Планетарные астрономы слепы к этому магнитному полю Земли, хотя космический телескоп Хаббла иногда может уловить косвенный проблеск через полярные сияния Урана, которые могут сиять далеко от полюсов.
Команда "Вояджера" первоначально предположила, что магнитное безумие было связано с положением Урана на животе, но когда космический корабль пролетел мимо Нептуна (который стоит прямо) три года спустя, он увидел такое же очевидное несоответствие между планетой и ее полем.. Теперь исследователи предполагают, что что-то во внутренней работе миров должно отличать их магнитные поля. «Как бы мы хотели уточнить эту теорию», - говорит Хаммел.
Следующее поколение планетологов может сделать именно это, поскольку интерес к отправке специального зонда к Урану или Нептуну растет. Наброски возможных миссий были опубликованы в 2018 году и в начале прошлой недели. И ДиБраччио говорит, что таких предложений будет больше. Общая мечта - отправить орбитальный аппарат типа «Кассини», который будет летать вокруг одной из планет, исследуя ее магнитное поле и изучая ее тепловой поток. Космический корабль также будет нести по крайней мере один меньший зонд для стрельбы в атмосферу. Там он мог бы измерять невидимые иначе газы, оставшиеся после образования планеты.
И если орбитальный аппарат нацелен на Нептун, он может запланировать свидания с загадочной луной Тритоном (не путать с Титаном Сатурна). Скорее всего, бывшая карликовая планета Нептун, вырванная из почти недоступного царства, управляемого Плутоном и другими замороженными телами, Тритон может таить в себе подземный океан.
Понимание внешних пределов нашей Солнечной системы еще никогда не было таким срочным. НАСА стремится планировать свои планетарные приоритеты десятилетие за десятилетием, и в настоящее время они выбирают цели на конец 2020-х и начало 2030-х годов. Между тем, между последним так называемым «десятилетним обзором» и нынешним наука об экзопланетах взорвалась, а Нептун и Уран стали больше, чем просто местными странностями.
Исследователи теперь знают, что подобные миры «Суб-Нептун» являются наиболее распространенным типом планет в галактике. И многие из этих миров, вероятно, являются планетами-«ледяными гигантами», похожими на нашу большую голубую пару. В отличие от газовых гигантов, состоящих в основном из водорода и гелия, эти планеты в основном состоят из более тяжелых молекул, таких как вода и аммиак. Если исследователи хотят понять, почему эти миры так распространены в инопланетных системах и почему наша Солнечная система такая странная, им придется выяснить все, что можно, об Уране и Нептуне.
Но наш космический задний двор огромен, и чтобы добраться до забора, потребуется время и тщательное планирование. Солнце светит слишком тускло для солнечных батарей, поэтому ядерная энергия - единственный вариант для многолетней миссии. И миллиарды миль просто очень далеко.«Даже с нашими нынешними лучшими ракетами и гравитационными средствами до этого еще десять лет», - говорит Хаммел. Между развитием технологий и проектированием миссии она надеется увидеть запуск зонда, даже если она не сможет работать с данными, которые он когда-нибудь отправит обратно на Землю. «Большинство из нас склонны мыслить в многодесятилетних масштабах времени», - говорит она.
Доказательство существования плазмоидов Урана хранилось в данных «Вояджера-2» в течение тридцати лет, прежде чем ДиБраччо и Гершман наткнулись на них. Следующее столкновение с ледяным гигантом может произойти не раньше, чем через двадцать лет, а исследователи, которые когда-нибудь смогут извлечь дополнительные сведения из его унаследованных данных, скорее всего, еще даже не родились. Представление о том, какие открытия могут быть впереди, дает таким астрономам, как Хаммель, уникальную долгосрочную перспективу. «Я мечтаю исследовать Уран и Нептун и мечтаю о фантастических космических телескопах, - говорит Хаммел. - Вот как мы переживаем трудные времена. Мы мечтаем о будущем».