Febbraio 15, 2021
di Jeremy Rehm
Immagine di IO passando davanti a Giove, scattata dal Voyager 1 Spacecraft nel 1979.
Credito: laboratorio di propulsione della NASA / Jet / Ian Regan
Un collage di immagini scattate dal Telescopio spaziale Hubble tra il 1994 e il 1995. L’immagine in alto a sinistra in luce visibile illustra la corrente elettrica invisibile o il tubo di flusso, in esecuzione tra IO e Giove. L’immagine in alto a destra dell’ultravioletta mostra gli auroras di Giove e il debole punto auroral o “impronta” in cui IO si connette a Giove. Le due immagini in basso in luce ultravioletta sono una vista più vicina degli auroras di Giove come il pianeta ruota.
Credito: il laboratorio di propulsione del jet / NASA / Space Telescope Science Istituto
a Immagine del primo piano dell’Aurora di Giove, presa in luce ultravioletta dal telescopio dello spazio hubble nel 1998. Periferico per la principale aurora di Jupiter sono le macchie aurerali o “impronte” in cui le correnti elettriche delle lune di Giove IO, Europa e Ganmedee pioggia elettronica a pioggia sul pianeta Atmosfera superiore.
Credito: modificato da NASA / Space Telescope Science Institute / Association of Università per la ricerca in Astronomia
Jupiter touts Molti dei sistemi solari Superlativi: il pianeta più grande, il pianeta più massiccio, il pianeta con la magnetosfera più grande. Ma uno dei suoi superlativi meno conosciuti è che Jupiter è il più forte acceleratore di particelle del sistema solare, guidare particelle caricate fino a quasi la velocità della luce. E parte di ciò che li spinge a tali velocità, secondo tre recenti studi nelle lettere di ricerca geofisica che analizzavano i dati raccolti dalla nasa Spacecrat Juno della NASA, è l’interazione unica tra Giove e la sua luna IO.
“IO Plays a ruolo chiave in Giove è un ottimo acceleratore di particelle “, ha detto George Clark, un fisico spaziale presso il laboratorio di fisica applicato Johns Hopkins (APL) a Laurel, Maryland e l’autore principale su uno degli studi.” Questa piccola luna ha un tale forte impatto, è davvero un po ‘pazzo. ”
La richiesta di fama di IO è il corpo più vulcanico nel sistema solare, con centinaia di vulcani attivi. Risulta che anche i vulcani aiutano a rendere Jupiter un potente acceleratore.
Alcuni materiali I vulcani del vulcano del vulcano finiscono per formare un’atmosfera molto sottile intorno a IO chiamata esosfera. Poiché queste particelle atmosferiche interagiscono con il trove di elettroni, protoni e ioni (molecole cariche) che circondano Giove, anche loro diventano accusati e, di conseguenza, vengono catturati a spirale intorno alle linee magnetiche del campo di Giove. Questo crea un circuito elettrico tra io e Giove, come un cavo invisibile che si estende per più di 260.000 miglia, particelle di sabbiatura fino a milioni di miglia all’ora.
Un evento fortunato
Gli scienziati hanno saputo del collegamento invisibile tra Io e Giove per decenni, averlo studiato con osservatori di spazio e basati sul terreno e alcuni sguardi chiusi con il Voyager e le missioni di Galileo.
Ma il 1 aprile 2018, mentre si chiude su Jupiter per la sua dodicesima volta, il veicolo spaziale Juno della NASA è successo alla gonna molto vicino (forse direttamente attraverso) la regione in cui IO “si collega a” Giove – dove gli elettroni accelerati Dall’interazione di IO pioggia giù sull’atmosfera di Giove e crea un luccicante Aurora chiamato Io “l’impronta aureral”. Nessuna navicella spaziale ha mai volato attraverso questa regione prima. E alla sorpresa di tutti, lo strumento di rivelatore di particelle energetico di Jupiter Jupiter di Juno (Jedi) ha rilevato i protoni che coprono da Jupiter verso IO fino a 31 milioni di mph (50 milioni di mph).
“Questo è l’evento ionico più intenso che Juno ha visto da quando è arrivato a Giove,” disse Clark. “È la prima volta che abbiamo mai visto questo tipo di evento con un pianeta interagendo con uno dei suoi lune attive. ”
Ma lui, insieme al resto del team Jedi, non ci credeva.
Gli scienziati pensavano che principalmente gli elettroni venivano accelerati tra Giove e Io, e con una buona ragione. Quando le particelle di IO si chiudono sul campo magnetico rotante di Giove, lo pesano come una cima sbilenca. Poiché il campo magnetico cerca di accelerare il nuovo materiale e mantenere il passo con la rotazione di Giove, “Genera onde e campi magnetici distorti che si propagano lungo le linee del campo magnetico a Giove,” spiegava Clark. Le onde generate sono chiamate onde di Alfvén. Essi Come come increspature su una linea di campo magnetica. E possono accelerare le particelle, ma principalmente elettroni, non protoni o ioni.
Per diversi mesi, Clark e gli altri hanno oscillato le misure insolite di Jedi a un problema con lo strumento, cioè fino a quando le squadre degli altri strumenti di Juno hanno iniziato a pubblicare documenti dicendo che avevano visto lo stesso evento particolare.
ha impiegato la squadra Jedi all’anno per inchiodare che i loro dati erano reali, e alla fine hanno senso tutto questo.
Una nuova riga di ricerca
La squadra determinata gli elettroni che viene accelerata tra IO e Giove stavano creando un altro tipo di onda chiamata onda ion cyclotron. Queste sono onde di compressione come le onde sonore, tranne questi viaggi attraverso campi elettrici. Occasionalmente, le onde di Cyclotron ion viaggiano alla stessa frequenza dei particelle cariche che fanno girare le linee di campo magnetiche. Quando queste onde passano sulle particelle a spirale, danno loro una spinta di velocità, simile al modo in cui i navigatori possono essere “accelerati” in sella a un’onda oceanica, ha detto Jamey Szalay, un fisico spaziale presso la Princeton University e lo studio co-autore.
Ma queste onde stavano dando ai protoni che fluttuavano in alto sopra Giove più di una semplice pressione: li stavano spingendo. Ogni secondo le onde hanno spinto i protoni circa 690.000 mph (1,1 milioni di kPH) più velocemente. Trasferiscono tanta energia che il I protoni potrebbero sfuggire all’immensa tira gravitazionale di Giove, rotando il campo magnetico e correre verso io. Giunno è appena successo attraverso quel flusso.
“Queste osservazioni hanno rivelato una nuova linea di ricerca sulla complessità di L’interazione di IO con Jupiter e le caratteristiche aurerali crea “, ha detto Szalay. “Questi protoni sono in un tracciatore di senso che ci permettono di capire meglio come le onde possono interagire con particelle cariche”.
che, a sua volta, potrebbe aiutare i ricercatori a capire meglio perché eventi simili ad altri pianeti non sono così potenti, ha aggiunto Clark.
“Se possiamo capire perché le cose funzionano in uno Via a terra contro a Giove, ad esempio, possiamo iniziare a pezzi insieme come le cose potrebbero funzionare a mondi più lontani “, ha detto Clark.
Poiché la traiettoria pianificata di Juno non passerà di nuovo sulla stessa regione, questa è probabilmente un’osservazione una tantum. Ma con la NASA ha recentemente esteso la missione di Juno del 2025, Clark ha detto che i ricercatori possono avere l’opportunità di studiare un simile, anche se potenzialmente più debole, parte della connessione IO-Giove nell’agosto del 2022.
Leggi di più su Jupiter Strumento di rivelatore di particelle energico (jedi).
Contatto sui supporti: jeremy rehm, 240-592-3997, [email protected]
Il laboratorio di fisica applicata, una divisione non profit della Johns Hopkins University , incontra le sfide nazionali critiche attraverso l’innovativa applicazione della scienza e della tecnologia. Per ulteriori informazioni, visitare www.jhuapl.edu.