Дъжд от електрони причинява рентгеновите сияния на Меркурий

Откритието подсказва, че полярните сияния на всички планети с изключение на Нептун имат общо обяснение

Ваня Милева Последна промяна на 20 юли 2023 в 00:01 3409 0

С нови данни от сондата BepiColombo (на илюстрацията) учените доказват, че на повърхността на Меркурий вали дъжд от електрони, който причинява рентгенови полярни сияния.

Кредит ESA, ATG MEDIALAB

С нови данни от сондата BepiColombo (на илюстрацията) учените доказват, че на повърхността на Меркурий вали дъжд от електрони, който причинява рентгенови полярни сияния.

Полярните сияния на Меркурий са съвсем обикновени. Докато Земята получава небесни светлинни шоута над полюсите си, Меркурий получава невидими ленти от рентгеново лъчение, които полепват по неговата обляна от слънцето повърхност.

Но колкото и извънземни да изглеждат, рентгеновите полярни сияния на Меркурий имат много общо с полярните сияния на Земята и с полярните сияния в цялата Слънчева система.

Учените вече директно са установили, че колебанията в магнитното поле на Меркурий могат да изхвърлят електрони към планетата, където те в крайна сметка падат и предизвикват полярни сияния от рентгенови лъчи. Този процес, наречен електронно утаяване, сега изглежда е практически универсален в Слънчевата система: Той предизвиква полярни сияния на всяка планета с глобално магнитно поле с изключение на Нептун, съобщават изследователите на 18 юли в Nature Communications. Дори на Марс, който има само локални магнитни полета, има полярни сияния, причинени от поток от електрони.

За Меркурий "това е наистина първият път, когато откриваме тези електрони директно", заявява космическият физик на плазмата Сае Аизава (Sae Aizawa) от Университета в Пиза, Италия.

Електронните валежи обикновено се случват поради взаимодействието между магнитните полета на планетите и слънчевия вятър - поток от заредени частици, изхвърлени от горните слоеве на слънчевата атмосфера.

В резултат на слънчевия вятър, обърнатата към слънцето страна на магнитното поле на планетата се смачква, докато нощната страна се размахва в дълга "магнитна опашка", която се простира зад планетата. В крайна сметка магнитната опашка се разтяга дотолкова, че нейните предишни предимно успоредни магнитни полеви линии се пречупват и свързват отново, като някои полеви линии отлитат зад планетата, а други се връщат обратно към нея.

Изображение на магнитосферата на Земята. Кредит: Southwest Research Institute

"Линиите на магнитното поле сякаш се прекъсват и образуват нови", обяснява космическият физик Райън Дюи (Ryan Dewey) от Мичиганския университет в Ан Арбър, който не е участвал в изследването. "И в този процес се освобождава много енергия."

Цялата тази енергия изпраща пакети от електрони, които летят към планетата, движейки се по спираловидни траектории по протежение на линиите на магнитното поле. Когато тези електрони попаднат в планетата или в нейната атмосфера, те освобождават енергия под формата на светлина.

Дължината на вълната на светлината зависи от това, с какво се сблъскват електроните по пътя си. Полярните сияния на Земята светят с видима дължина на вълната, защото входящите електрони възбуждат молекулите на незаредените газове в атмосферата като кислород и азот, които освобождават видима светлина, когато се върнат в нормалното си състояние. Полярните сияния на Меркурий светят в рентгенови вълни, защото електроните се забавят, когато се ударят в скалистата повърхност на планетата. Загубената енергия се освобождава под формата на рентгенови лъчи.

Част от северното полукълбо на Меркурий се вижда на тази снимка, направена от сондата BepiColombo (части от сондата се виждат на преден план) по време на първото ѝ прелитане около Меркурий през 2021 г. Кредит: BEPICOLOMBO/MTM/ESA, CC BY-SA 3.0 IGO

Изследователите за първи път забелязват рентгеновите полярни сияния на Меркурий в данните, предадени от сондата MESSENGER, която обикаля около Меркурий от 2011 до 2015 г. Но макар учените да предполагаха, че върху Меркурий би трябвало да пада поток от електрони, за да предизвика рентгеновото му сияние, сондата MESSENGER не е разполагала с подходящи инструменти за измерване на падащите частици.

Космическият апарат BepiColombo на Европейската космическа агенция разполага с такива. Анализирайки данните от първото прелитане на сондата около Меркурий през 2021 г., Айзава и колегите ѝ забелязват явни признаци на процеса.

Една от уликите е, че докато BepiColombo прелита през магнитосферата на Меркурий, сондата наблюдава вълни от бързо движещи се, високоскоростни електрони, последвани от няколко последователни вълни от прогресивно по-бавни електрони с по-ниска енергия.

"Това е точно онова, което бихме описали като утаечен подпис", обяснява Айзава.

За Дюи новото откритие е вълнуващ поглед към откритията, които очакват да бъдат направени на Меркурий, след като BepiColombo влезе в орбита през 2025 г. Дотогава ще е минало десетилетие, откакто учените за последен път са имали сонда в непрекъсната орбита около Меркурий.

"За мен е много интересно да видя колко много можем да научим дори само от едно кратко преминаване през магнитосферата", споделя той. "А това е само един бегъл поглед."

Справка:

S. Aizawa et al. Direct evidence of substorm-related impulsive injections of electrons at Mercury. Nature Communications. Published online July 18, 2023. doi: 10.1038/s41467-023-39565-4.

R.D. Starr et al. MESSENGER detection of electron-induced X-ray fluorescence from Mercury's surface. Journal of Geophysical Research: Planets. Vol. 117, December 2012, E00L02. doi: 10.1029/2012JE004118.

Източник: A rain of electrons causes Mercury’s X-ray auroras, Science News

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !