15 de febreiro de 2021
por Jeremy ReHM
de IO pasando diante de Júpiter, tomada pola nave espacial Voyager en 1979.
Credit: NASA / Jet Propulsion Laboratory / Ian Regan
Un collage de imaxes tomadas polo telescopio espacial Hubble entre 1994 e 1995. A imaxe superior esquerda en luz visible ilustra a corrente eléctrica invisible ou o tubo de fluxo, correndo entre IO e Júpiter. A imaxe superior dereita en Ultraviolet mostra a Auroras de Júpiter e o débil lugar auroral ou a “pegada” onde IO conéctase a Júpiter. O fondo dúas imaxes na luz ultravioleta son unha visión máis próxima das auroras de Júpiter a medida que o planeta xira.
Crédito: laboratorio de propulsión de inxección / NASA / Space Telescope Science Institute
a Close-up Imaxe da Aurora de Júpiter, tomada en Ultravioleta Luz polo Telescopio Espacial Hubble en 1998. Periférico para a Aurora principal de Xúpiter son os lugares aurorales ou “pegadas” onde as correntes eléctricas das lúas de Júpiter Io, Europa e Ganymede Rain electróns cara ao planeta A atmosfera superior.
Crédito: modificado a partir da NASA / Space Telescope Science Institute / Asociación de universidades para a investigación en astronomía
Xúpiter TOUTS Moitos do sistema solar Superlativos: o planeta máis grande, o planeta máis masivo, o planeta coa maior magnetosfera. Pero un dos seus superlativos menos coñecidos é que Júpiter é o acelerador de partículas máis fortes do sistema solar, conducindo as partículas cargadas ata case a velocidade da luz. E parte do que lles impulsa a tales velocidades, segundo tres estudos recentes en letras de investigación xeofísica que analizaban os datos recollidos pola nave espacial Juno de NASA, é a única interacción entre Júpiter ea súa lúa IO.
“IO xoga a O papel fundamental en Júpiter sendo un gran acelerador de partículas “, dixo George Clark, un físico espacial no Laboratorio de Física de Johns Hopkins (APL) en Laurel, Maryland eo autor de liderado nun dos estudos.” Esta Little Moon ten tal forte impacto, é realmente un tipo de tolo. ”
A reclamación de IO á fama é ser o corpo máis volcánico do sistema solar, con centos de volcáns activos. Resulta que os volcáns tamén axudan a facer que Júpiter sexa un poderoso acelerador.
Algún material Os volcáns de beleza acaban formando unha atmosfera moi delgada en torno a IO chamado unha exosfera. Como estas partículas atmosféricas interactúan coa trove de electróns, protóns e iones (moléculas cargadas) que rodean a Xúpiter, eles tamén se cobran e, en consecuencia, quedan atrapados en espirales en torno ás liñas de campo magnético de Júpiter. Isto crea un circuíto eléctrico entre IO e Júpiter, como un cable invisible que se estende por máis de 260.000 millas, as partículas de chorro de ata millóns de quilómetros por hora.
Un evento afortunado
Os científicos coñecían sobre a ligazón invisible entre IO e Júpiter durante décadas, tendo estudado con observatorios espaciais e baseados en terra e algúns ollos próximos co Voyager e misións Galileo.
Pero o 1 de abril de 2018, ao rematar en Júpiter durante a súa década de 12 anos, a nave espacial Juno de NASA pasou a saia moi preto (posiblemente directamente a través da rexión onde io “conecte” a “Júpiter, onde os electróns aceleráronse Por interacción de IO a choiva na atmosfera de Júpiter e crea unha aurora brillante chamada “pegada auroral”. Ningunha nave espacial xa voou a través desta rexión antes. E á sorpresa de todos, o instrumento de detector de partículas enerxéticos de Júpiter de Júpiter de JUPER (JEDI) detectou os protones que se afastan de Júpiter cara a IO ata 31 millóns de mph (50 millóns de kph).
“Este é o evento ión máis intenso que Juno viu desde que chegou a Júpiter,” dixo Clark “. É a primeira vez que vimos este tipo de evento cun planeta que interactúa cun dos seus lúas activas. ”
Pero el, xunto co resto do equipo de Jedi, non o cría.
Os científicos pensaron que principalmente os electróns estaban sendo acelerados entre Júpiter e Io, e con boa razón. Cando as partículas de IO pór no campo magnético rotativo de Xúpiter, o pesan como unha cima desordenada. A medida que o campo magnético intenta acelerar o novo material e manter paso coa rotación de Xúpiter, “xera ondas e campos magnéticos distorsionados que se propagan ao longo das liñas de campo magnético de volta a Xúpiter”, explicou Clark. As ondas xeradas son chamadas ondas de Alfvén. Eles É como ondulacións nunha liña de campo magnético. E poden acelerar as partículas, pero principalmente os electróns, non os protones ou os ións.
Durante varios meses, Clark e os demais puxeron as medidas inusuales de Jedi a un problema co instrumento, é dicir, ata que os equipos dos outros instrumentos de Juno comezaron a publicar papeis dicindo que viron o mesmo evento peculiar.
Levou o equipo de Jedi un ano para cravar que os seus datos eran reais e finalmente terán sentido de todo.
Unha nova liña de investigación
O equipo determinou que os electróns que se aceleraron entre IO e Júpiter foron creando outro tipo de onda chamada iónica de onda ciclotrona. Estas son ondas de compresión como ondas sonoras, excepto estas viaxes a través de campos eléctricos. De cando en vez, as ondas de Cyclotron Ion viaxan á mesma frecuencia que as partículas cargadas xirando en torno ás liñas de campo magnético. Cando estas ondas pasan sobre as partículas de espiral, danlles un impulso de velocidade, semellante ao xeito de que os internautas poden ser “acelerados” montando unha onda oceánica, dixo Jamey Szalay, un físico espacial da Universidade de Princeton e coautor de estudo.
Pero estas ondas estaban dando protóns flotando por riba de Júpiter máis que só un empuxe: estaban empuxándoos. Cada segundo as ondas impulsaron aos protóns uns 690.000 mph (1,1 millóns de kph) máis rápido. Transferiron tanta enerxía que o Os protóns poderían escapar do inmenso tiro gravitacional de Júpiter, xirar o campo magnético e a carreira de distancia cara a Io. Juno acaba de pasar por pasar por ese fluxo.
“Estas observacións revelaron unha nova liña de investigación sobre a complexidade de A interacción de IO con Júpiter e as características aurorais que crea “, dixo Szalay. “Estes protóns están en trazadores de sentido que nos permiten comprender mellor como as ondas poden interactuar con partículas cargadas”.
que, á súa vez, poderían axudar aos investigadores a entender mellor por que eventos similares noutros planetas non son tan poderosos, Clark engadido.
“Se podemos entender por que as cousas funcionan nun só Camiño na Terra fronte a Júpiter, por exemplo, podemos comezar a pegar como as cousas poden operar en mundos máis distantes “, dixo Clark.
Porque a traxectoria planificada de Juno non pasará a mesma rexión de novo, é probable que sexa unha observación única. Pero coa NASA que recentemente estendeu a misión de Juno a 2025, Clark dixo que os investigadores poden ter a oportunidade de estudar unha parte similar, aínda que potencialmente máis débil, parte da conexión IO-Júpiter en agosto de 2022.
Ler máis sobre o Júpiter Instrumento de detector de partículas enerxéticos (JEDI).
Contacto multimedia: Jeremy ReHM, 240-592-3997, [email protected]
O laboratorio de física aplicado, unha división sen ánimo de lucro da Universidade Johns Hopkins , cumpre os retos nacionais críticos a través da aplicación innovadora da ciencia e da tecnoloxía. Para obter máis información, visite www.jhuapl.edu.