Магнитное поле Юпитера изменилось с 1970-х годов, и физики доказали это.
Это не совсем сюрприз. Магнитное поле Земли, единственное планетарное поле, для которого мы проводим постоянные измерения, постоянно меняется. Но новая информация важна, потому что эти небольшие изменения раскрывают скрытые детали внутреннего "динамо" планеты, системы, которая производит ее магнитное поле.
В статье, опубликованной 20 мая в журнале Nature Astronomy, группа исследователей изучила данные о магнитном поле из четырех предыдущих миссий на Юпитер (Pioneer 10, который достиг Юпитера в 1973 году; Pioneer 11, который достиг Юпитера в 1974 году; Voyager 1, который достиг Юпитера в 1979 году и Улисса, который достиг Юпитера в 1992 году).
Они сравнили эти данные с картой магнитного поля планеты, созданной космическим кораблем Юнона, который провел самый последний и самый тщательный анализ планеты-гиганта. В 2016 году Юнона вращалась очень близко к Юпитеру, проходя от полюса к полюсу, собирая подробные данные о гравитационном и магнитном поле. Это позволило исследователям разработать полную модель магнитного поля планеты и некоторые подробные теории о том, как оно создается.
Исследователи, стоящие за этой статьей, показали, что данные этих четырех более старых зондов, хотя и более ограниченные (каждый из них только один раз качался планетой), не вполне соответствовали модели магнитного поля Юпитера 2016 года.
«Найти что-то столь же незначительное, как эти изменения в чем-то столь огромном, как магнитное поле Юпитера, было непростой задачей», - говорится в заявлении Кими Мур, ученого Юноны из Гарварда и ведущего автора статьи. «Наличие базы наблюдений за крупным планом на протяжении четырех десятилетий предоставило нам достаточно данных, чтобы подтвердить, что магнитное поле Юпитера действительно меняется со временем».
Одна проблема: исследователей интересовали только изменения во внутреннем магнитном поле Юпитера, но планета также обладает магнетизмом, исходящим из ее верхней атмосферы. Заряженные частицы от извержений вулканов на Ио, самой изменчивой луне Юпитера, попадают в магнитосферу и ионосферу Юпитера (область заряженных частиц во внешних пределах атмосферы Юпитера) и также могут изменять магнитное поле. Но исследователи разработали методы для вычитания этих эффектов из их набора данных, оставляя их с данными, основанными почти исключительно на внутреннем динамо планеты.
Таким образом, вопрос состоял в том, что вызвало изменения? Что происходит в динамо Юпитера?
Исследователи рассмотрели несколько различных причин изменения магнитного поля. Их данные наиболее близко соответствовали предсказаниям модели, в которой ветры во внутренней части планеты изменяют магнитное поле.
«Эти ветры распространяются от поверхности планеты до глубины более 1860 миль (3000 километров), где внутренняя часть планеты начинает меняться от газа к высокопроводящему жидкому металлу», - говорится в заявлении.
По правде говоря, исследователи не могут видеть это глубоко в Юпитере, поэтому измерения глубины - действительно лучшие оценки, с несколькими неопределенностями, писали исследователи в статье. Тем не менее, у ученых есть надежные теории, объясняющие, как ведут себя ветры.
«Считается, что они сдвигают магнитные поля, растягивают их и несут вокруг планеты», - говорится в заявлении.
Большая часть этих изменений, вызванных ветром, похоже, сосредоточена в Большом голубом пятне Юпитера, области интенсивной магнитной энергии вблизи экватора Юпитера. (Это не то же самое, что Великое Красное Пятно.) Северная и южная части синего пятна смещаются на восток на Юпитере, а центральная треть смещается на запад, вызывая изменения в магнитном поле планеты.
«Невероятно, что одна узкая магнитная горячая точка, Великое синее пятно, может быть причиной почти всех светских вариаций Юпитера, но цифры подтверждают это», - говорится в заявлении Мура. «С этим новым пониманием магнитных полей, в ходе будущих научных исследований, мы начнем создавать общепланетарную карту вариаций Юпитера. У нее также могут быть приложения для ученых, изучающих магнитное поле Земли, которое все еще содержит много загадок, которые предстоит разгадать».
