Загадочный пузырь Урана

Ученые обнаружили в магнитосфере Урана спиральный пучок плазмы — плазмоид, через который планета теряет свою атмосферу. Результаты опубликованы в журнале Geophysical Research Letters. Миссия «Вояджера-2» 1986 года выявила, что у Урана магнитные полюса не совпадают с географическими, отличаясь от них на 59 градусов. Это определяет весьма своеобразную форму магнитного поля планеты, линии которого отклоняются от направления солнечного ветра. В результате магнитное поле Урана весьма нестабильно и имеет причудливую конфигурацию. Существует даже предположение, что оно усиливается ночью и исчезает днем.

Специалисты НАСА из Центра космических полетов имени Годдарда провели анализ с высоким разрешением магнитометрических данных, полученных «Вояджером-2» в январе 1986 года, и обнаружили в магнитном шлейфе Урана с обратной к Солнцу стороны локальный всплеск магнитного поля, фиксирующий наличие в магнитосфере скрытого плазмоида — удаляющегося от планеты спирального пучка плазмы размером 204 000 километров в длину и 400 000 километров в поперечнике, наполненного ионизованным водородом.

Аналогичные плазмоиды периодически формируются и в атмосфере Земли. Такие плазменные «пузыри» возникают, когда плазма солнечного ветра как бы обтекает земную магнитосферу, образуя с обратной стороны планеты завихрения. Ионы атмосферы направляются в эту область вдоль линий магнитного поля. Когда потоки солнечного ветра на обратной стороне разрываются, они закручиваются, образуя в магнитном хвосте вращающиеся плазмоиды.

При таких завихрениях часть ионов отскакивает назад к Земле, производя полярные сияния, другая часть оттягивается плазмоидом, который вырывает их из атмосферы. Таким образом Земля ежедневно теряет около 90 тонн атмосферного материала. Теряют свою атмосферу и другие планеты. Так называемое истечение атмосферы фиксируется на Венере, спутнике Юпитера Ио и спутнике Сатурна Титане, а Марс, который когда-то был влажной планетой, в результате аналогичного процесса потерял свою атмосферу полностью. Правда, здесь действовал немного другой механизм, потому что у Марса нет магнитного поля, но все равно главную роль играли плазмоиды, отмечают исследователи.

Однако у ледяного гиганта подобное явление обнаружено впервые. Авторы изучили динамику необычного завихрения магнитного поля планеты, которое длилось вceгo oдну минуту в тeчeниe 45-чacoвoгo пoлeтa, и подтвердили, что в результате отрыва плазменного «пузыря» Уран потерял часть своей атмосферы.

Результаты исследования не только объясняют сам механизм потери массы планетой-гигантом, но и свидетельствуют о том, что важную роль в нем играют процессы, происходящие в ее недрах и отвечающие за формирование внутреннего магнитного поля.

«Природа процессов магнитосферной циркуляции и потери массы остается важной темой как для Урана, так и для Нептуна, — пишут ученые в статье. — Магнитосфера контролирует эволюцию планеты, подавляя или увеличивая потери атмосферы в космос». Ученые отмечают, что их выводы основываются на единичном наблюдении, сделанном более двадцати лет назад.
«Чтобы окончательно определить относительный вклад вращения планет и солнечного ветра в управление глобальной плазменной динамикой, потребуются новые измерения на месте. До тех пор загадочные магнитосферы ледяных гигантов ждут дальнейшего исследования», — пишут авторы. Снимок поверхности Плутона в естественных цветах, сделанный автоматической межпланетной станцией New Horizons 14 июля 2015 года с расстояния 35 445 км