15 de febrer de 2021
per jeremy rehm
Imatge de IO que passa davant de Júpiter, presa per la nau Voyager 1 el 1979.
Crèdit: Laboratori de Propulsió de NASA / JET / Ian Regan
Un collage d’imatges preses pel telescopi espacial Hubble entre 1994 i 1995. La imatge superior esquerra en llum visible il·lustra el corrent elèctric invisible, o el tub de flux, que funciona entre IO i Júpiter. La imatge superior dreta de Ultraviolet mostra les aurores de Júpiter i el feble punt auroral o “petjada” on es connecta a Júpiter. Les dues imatges inferiors en llum ultraviolada són una visió més propera de les aurores de Júpiter a mesura que el planeta gira.
Crèdit: Laboratori de Propulsió Jet / NASA / Telescopi Space Institut de ciències
a Imatge de primer pla de l’Aurora de Júpiter, presa en llum ultraviolada pel telescopi espacial Hubble el 1998. Perifèric a la principal aurora de Júpiter són els punts aurorals o “petjades” on els corrents elèctrics de les llunes de Júpiter Io, Europa i Ganimedes plou els electrons al planeta Ambient superior.
crèdit: modificat des de l’Institut de Ciències de la NASA / Space Science / Associació d’Universitats per a la Recerca en Astronomia
Júpiter fa molts dels sistemes solars Superlatius: el planeta més gran, el planeta més massiu, el planeta amb la magnetosfera més gran. Però un dels seus superlatius menys coneguts és que Júpiter és l’accelerador de partícules més fortes del sistema solar, conduint partícules carregades fins a gairebé la velocitat de la llum. I part del que els impulsa a aquestes velocitats, segons tres estudis recents en lletres de recerca geofísica que van analitzar les dades recollides per la nau espacial de la NASA, és l’única interacció entre Júpiter i la seva lluna IO.
“Io interpreta a El paper clau a Júpiter és un gran accelerador de partícules “, va dir George Clark, un físic espacial a la Laboratori de Física Aplicada Johns Hopkins (APL) a Laurel, Maryland i l’autor principal en un dels estudis.” Aquesta petita lluna té tal Impacte fort, és realment boja. ”
La reivindicació de la fama d’IO és el cos més volcànic del sistema solar, amb centenars de volcans actius. Resulta que els volcans també ajuden a fer Júpiter un potent accelerador.
Alguns materials Els volcans Belch acaba formant un ambient molt prim al voltant de l’IO anomenada una exosfera. A mesura que aquestes partícules atmosfèriques interactuen amb els trets d’electrons, protons i ions (molècules carregades) que envolten Júpiter, que també es carreguen i, per tant, es troben atrapats en espiral al voltant de les línies de camp magnètic de Júpiter. Això crea un circuit elèctric entre IO i Júpiter, com un cable invisible que s’estén per a més de 260.000 milles, partícules que volaven fins a milions de milles per hora.
Un esdeveniment afortunat
Els científics han conegut sobre el vincle invisible entre IO i Júpiter durant dècades, havent estudiat amb els observatoris espacials i terrestres i unes mirades properes amb el Voyager i les missions de Galileu.
Però l’1 d’abril de 2018 es tanca a Júpiter per la seva 12a època, la nau espacial Juno de la NASA va passar a faldilla molt a prop (possiblement directament) la regió on es connecta a Júpiter – on els electrons es van accelerar Per la pluja d’interacció d’IO a l’atmosfera de Júpiter i crear una aurora brillant anomenada “petjada auroral” de IO. Cap nau espacial ha viscut mai a través d’aquesta regió abans. I a la sorpresa de tothom, l’instrument de detector de partícules energètiques de JuPiter de JUNO de JUNO (JEDI) va detectar protons que es trobaven fora de Júpiter cap a l’IO fins a 31 milions de MPH (50 milions de KPh).
“Aquest és l’esdeveniment d’ió més intens que Juno ha vist des que va arribar a Júpiter”, va dir Clark. “És la primera vegada que hem vist aquest tipus d’esdeveniments amb un planeta que interactua amb un dels seus Llunes actives “.
Però, juntament amb la resta de l’equip de Jedi, no ho va creure.
Els científics van pensar que els electrons es van accelerar entre Júpiter i IO, i amb bones raons. Quan les partícules de IO Lillging al camp magnètic rotatiu de Júpiter, la pesen com una part superior. A mesura que el camp magnètic intenta accelerar el material nou i mantenir el pas amb la rotació de Júpiter, “genera ones i camps magnètics distorsionats que es propaguen al llarg de les línies de camp magnètic de nou a Júpiter”, va explicar Clark. Les ones generades s’anomenen ones Alfvén. Ells ‘Re com ondulacions en una línia de camp magnètica. I poden accelerar les partícules, però principalment electrons, no protons ni ions.
Durant diversos mesos, Clark i els altres van llançar mesuraments inusuals de Jedi a un problema amb l’instrument, és a dir, els equips dels altres instruments de Juno van començar a publicar articles que diguessin que havien vist el mateix esdeveniment peculiar.
Va prendre l’equip de Jedi un any a clavar-se que les seves dades eren reals i, finalment, donen sentit a tot.
Una nova línia d’investigació
L’equip determinat els electrons s’accelera entre Io i Júpiter estaven creant un altre tipus d’ona anomenada ona de ciclotró de ions. Són ones de compressió com les ones de so, excepte aquests viatges a través de camps elèctrics. De vegades, les ones de ciclotrons de ions viatgen a la mateixa freqüència que les partícules carregades que giren al voltant de línies de camp magnètic. Quan aquestes ones passen per les partícules en espiral, els donen un impuls ràpid, similar a la forma en què els surfistes poden ser “accelerats” en muntar a l’oceà, va dir Jamey Szalay, un físic espacial a la Universitat de Princeton i Co-autor.
Però aquestes ones donaven protons flotants alts per sobre de Júpiter més que només una empenta: els van empènyer. Cada segon, les ones van impulsar els protons uns 690.000 mph (1,1 milions de kph) més ràpid. Van transferir tanta energia que la Els protons podrien escapar de la immensa atracció gravitacional de Júpiter, giren el camp magnètic i la raça cap a Io. Juno només va passar a passar per aquest rierol.
“Aquestes observacions han revelat tota una nova línia de recerca sobre la complexitat de La interacció de IO amb Júpiter i les característiques aurorals crea: “Szalay va dir. “Aquests protons estan en un sentit traçadors que ens permeten entendre millor com les ones poden interactuar amb les partícules carregades”.
Que, al seu torn, pugui ajudar els investigadors a entendre millor per què esdeveniments similars en altres planetes no són gairebé tan potents, Clark va afegir.
“Si podem entendre per què les coses operen en un Camí a la Terra Versus a Júpiter, per exemple, podem començar a reunir-nos com les coses podrien operar a mons més llunyans “, va dir Clark.
Perquè la trajectòria prevista de Juno no tornarà a transmetre la mateixa regió, és probable que una observació única. Però amb la NASA que hagi estès recentment la missió de Juno a 2025, Clark va dir que els investigadors poden tenir l’oportunitat d’estudiar un similar, encara que potencialment més feble, part de la connexió IO-Júpiter a l’agost del 2022.
Llegiu més sobre el Júpiter Instrument de detector de partícules energètiques (Jedi).
Mitjans de comunicació Contacte: Jeremy Rehm, 240-592-3997, [email protected]
El laboratori de física aplicada, una divisió sense ànim de lucre de la Universitat Johns Hopkins , compleix els reptes nacionals crítics a través de l’aplicació innovadora de la ciència i la tecnologia. Per obtenir més informació, visiteu www.jhuapl.edu.