Колебания магнитного поля Юпитера

Захватывающая находка! До сих пор ученым были известны временные колебания только магнитного поля Земли. Теперь же данные с космического зонда Juno доказывают, что магнитное поле Юпитера также имеет подобные вариации. Причину этого исследователи подозревают в ветрах, приникающих в крайние глубины газового гиганта. Ведь они генерируют потоки даже в металлическом водороде внутри планеты - и, таким образом, вполне могут влиять на магнитное поле Юпитера.

Магнитные силовые линии Юпитера. Исследователи продемонстрировали, что интенсивность магнитного поля планеты также изменяется со временем. Синие участки указывают на места с особенно высокой интенсивностью поля. © NASA/JPL-Caltech/Harvard/Moore et al.

Газовый гигант Юпитер - это планета превосходной степени во всем. Это самая большая и самая массивная планета в Солнечной системе, а ее внутреннее давление настолько высоко, что даже водород превращается здесь в жидкий металл. В Большом Красном Пятне Юпитер таит самый сильный и самый продолжительный ураган во всем нашем космическом соседстве. Также рекордным является магнитное поле газового гиганта: оно примерно в 20 000 раз сильнее магнитного поля Земли и простирается очень далеко в космос.

Сложное поле

Но структура и движущие силы магнитного поля Юпитера ставят ученых-планетологов в тупик. Данные с космического зонда NASA Juno показали, что планета не имеет простого биполярного поля, как у Земли. Вместо этого его полевые линии наклонены, а отчасти и хаотичны. А к югу от экватора Юпитера есть место с особенно высокой магнитной интенсивностью - так называемое Большое Синее Пятно.

Еще одна особенность была обнаружена Кайми Мур из Гарвардского университета в Кембридже и ее командой. Для своего исследования они сравнили данные из миссий к Юпитеру 1970-х годов, в частности, от миссий Pioneer и Voyager, с магнитными данными зонда Юноны. При этом ученые специально искали признаки временных колебаний магнитного поля и, следовательно, его внутреннего динамо.

Взлеты и падения магнитного поля

И действительно: «Мы обнаружили последовательные, систематические изменения в магнитном поле Юпитера в течение последних 45 лет», - сообщают исследователи. - «Найти что-то столь же слабое, как эти колебания в чем-то столь же имманентном, как поле Юпитера, было настоящей проблемой». Дальнейший анализ показал, что эти временные изменения не могут быть объяснены внешними влияниями или колебаниями вращения Юпитера.

Видимые полосы ураганов неожиданно глубоко проникают внутрь Юпитера - это только один из удивительных результатов эксперимента по гравитации Юноны. © NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Kevin M. Gill

Таким образом, кажется очевидным, что эти колебания представляют собой так называемые вековые изменения (повторяющиеся раз в столетие) - временные изменения, восходящие к самому внутреннему динамо. До сих пор Земля была единственной известной планетой в Солнечной системе, для которой, как объясняют исследователи, были подтверждены такие вековые вариации магнитного поля. Теперь же данные Juno подтвердили это и в отношении Юпитера.

Течения в глубине

Но вот только какова причина этих колебаний магнитного поля? Одним из возможных объяснений представляются бури, достигающие экстремальных глубин газового гиганта. Данные Juno показывают, что эти ветры опускаются примерно до глубины в 3000 километров - почти на 95 процентов радиуса Юпитера. Таким образом, они достигают зоны, где газообразный водород становится электропроводящим металлом, объясняют ученые. Именно поэтому изменения потока в этих глубинных ветрах могут влиять на магнитное поле.

Правильность своей версии исследователи проверили, используя физическую модель. Моделирование показало, что большая часть временных флуктуаций в магнитном поле Юпитера на самом деле может быть объяснена такими глубокими потоками. «Это демонстрирует, что взаимодействия зональных ветров с магнитным полем Юпитера являются важными факторами влияния», - считают Мур и ее коллеги.

Очаг колебаний в «Большом Синем Пятне»

Крайне интересно еще вот что: наибольшее влияние на колебания магнитного поля оказывает единственное место на Юпитере: Большое Синее Пятно. «Кажется невероятным, что четко определенная магнитная точка, такая как Большое Синее Пятно, может объяснить почти все вековые вариации Юпитера, но цифры говорят сами за себя», - говорит Мур.

Соответственно, Большое Синее Пятно показывает сильные градиенты в магнитном поле, которые, очевидно, вызваны расходящимися потоками. «Северная и южная трети пятна направлены на восток, а центральная часть смещается на запад», - сообщают исследователи. Это приводит к срезающим силам, которые не только воздействуют на магнитное поле, но и могут в долгосрочной перспективе разорвать Синее Пятно на нескольких участках.

Новые данные обеспечивают и новое понимание движущих сил магнитного поля Юпитера и еще раз показывают, насколько сложными могут быть электромагнитные взаимодействия планетарных динамо. Исследователи надеются, что космический зонд Juno в продолжение своей орбитальной миссии предоставит еще более точные данные о Большом Синем Пятне и процессах в глубинах Юпитера.