Электромагнитные открытия на Меркурии проливают свет на магнитосферные тайны

Меркурий, расположенный ближе всего к Солнцу в нашей Солнечной системе, испытывает на себе мощь солнечных ветров — высокоскоростных потоков плазмы, выбрасываемых Солнцем. Первые исследования Меркурия, проведенные космическим аппаратом «Маринер-10» в середине 70-х годов прошлого века, показали, что Меркурий обладает магнитосферой, очень похожей на земную. В 2000-х годах космический аппарат MESSENGER нарисовал яркую картину, выявив интригующую деталь: Центр магнитного поля Меркурия наклонен к северу от ядра планеты примерно на 0,2 RM (при радиусе Меркурия 2439,7 км).

Третий глаз: взгляд БепиКоломбо на Меркурий

В настоящее время углубленные исследования проводятся в рамках международного проекта BepiColombo по изучению Меркурия, основу которого составляют космический аппарат Mio (руководитель — д-р Мураками) и планетарный орбитальный аппарат Меркурий (MPO). В отличие от своих предшественников, Mio оснащен плазменно-волновым прибором (разработчик — проф. Касаба), позволяющим впервые исследовать электромагнитное окружение Меркурия. Поскольку электромагнитные волны могут приводить к сверхзаряду частиц плазмы, они имеют первостепенное значение для магнитосферного танца Меркурия.

Исследования проводятся в рамках международного сотрудничества специалистов из институтов Японии и Франции, включая Университет Канадзавы, Университет Тохоку, Университет Киото, корпорацию MagneDesign, Лабораторию физики плазмы и Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA).

Пионерское путешествие Мио

Запущенный в октябре 2018 года космический аппарат Mio прокладывает свой курс к Меркурию. Несмотря на то, что мощное гравитационное притяжение Солнца делает этот путь непростым, гравитационные маневры, включающие пролеты Земли, Венеры и Меркурия, позволяют успешно вывести Mio на орбиту вокруг Меркурия к декабрю 2025 года.

Во время последних пролетов Меркурия в 2021 и 2022 годах Mio приблизился к планете на высоту около 200 км. Хотя конструкция космического аппарата во время полета не была оптимизирована для измерения электромагнитных волн, низкий уровень шума позволил получить четкие показания.

Раскрытие тайн хорусных волн

В результате совместной работы Японии и Франции были созданы датчики, способные выдержать воздействие атмосферы Меркурия. Эти приборы, не подверженные шуму космического аппарата, обнаружили локальные хор-волны, напоминающие те, которые часто наблюдаются в магнитосфере Земли.

Доктор Одзаки из Университета Канадзава вместе с группой исследователей был поражен «пространственной локальностью» этих волн, проявляющихся только в ограниченной области во время пролетов. Выясняя причину их появления в рассветном секторе, команда опиралась на теорию нелинейного роста профессора Омуры. Результаты исследования показали, что силовые линии магнитного поля планеты, испытывающие сильное влияние солнечного ветра, создают условия для эффективной генерации хор-волн.

Расширение магнитосферных представлений

Наблюдения подтверждают наличие на Меркурии активных электронов, способных порождать хоровые волны. Обнаруженные волны также намекают на возможность генерации рентгеновских авроров под влиянием электронов, перемещаемых из магнитосферы Меркурия к его поверхности.

По мере продвижения космического аппарата «Мио» он готов провести обширную съемку Меркурия. Первые наблюдения показывают, что искажения магнитного поля играют решающую роль в локальной генерации хор-волн. Такие глубокие исследования позволят не только получить представление о магнитосфере Меркурия, но и обогатить наши представления об общей динамике магнитосферы.

Понимание магнитосферы очень важно, поскольку она является защитой Земли от вредного космического излучения. Проведение параллелей между данными, полученными на Меркурии и Земле, позволит расширить представление о естественной защитной броне нашей планеты.