15, 2021
de Jeremy Rehm
Imaginea IO care trece în fața lui Jupiter, luată de nava spațială Voyager 1 în 1979.
Credit: NASA / Jet Propulsion Laboratory / Ian REGAN
Un colaj de imagini realizate de telescopul spațial Hubble între 1994 și 1995. Imaginea din stânga sus în lumina vizibilă ilustrează curentul electric invizibil sau tubul de flux, care rulează între IO și Jupiter. Imaginea de cea mai bună poziție din Ultraviolet prezintă Auroras lui Jupiter și fața locului de auroral sau „amprenta” unde io se conectează la Jupiter. Partea de jos două imagini din lumina ultravioletă sunt o vedere mai atentă asupra aurorei lui Jupiter, pe măsură ce planeta se rotește.
Credit: Laboratorul de Propulsie Jet / NASA / Spatiu Telescope Institute
a Close-up Imagine a Aurora lui Jupiter, luată în lumina ultravioletă de către telescopul spațial Hubble în 1998. Periferia principală a lui Jupiter sunt petele aurorale sau „amprentele” în cazul în care curenții electrici ai lui Jupiter’s Moons Io, Europa și Ganymede de ploaie în jos pe planetă Atmosfera superioară.
Credit: Modificat din Institutul de Științe Telescope NASA / Spațiale / Asociația Universităților pentru Cercetare în Astronomie
Jupiter Touts Multe din sistemul solar Superlative: cea mai mare planetă, cea mai masivă planetă, planeta cu cea mai mare magnetosferă. Dar unul dintre superlativele sale mai puțin cunoscute este că Jupiter este cel mai puternic accelerator de particule al sistemului solar, acționând particule încărcate până la aproape viteza luminii. Și o parte din ceea ce le propulsează la astfel de viteze, în conformitate cu trei studii recente din scrisorile de cercetare geofizică, care analizează datele colectate de navele NASA Juno, este interacțiunea unică dintre Jupiter și Luna Io.
„IO joacă a Rolul cheie în Jupiter fiind un mare accelerator de particule „, a declarat George Clark, un fizician spațiu la Laboratorul de Fizică Johns Hopkins (APL) din Laurel, Maryland și autorul principal pe unul dintre studii.” Această lună mică are o astfel de lună Impact puternic, este într-adevăr un fel de nebun. ”
Pretenția lui Io la faimă este cea mai vulcanică corp în sistemul solar, cu sute de vulcani activi. Se pare că acei vulcani ajută, de asemenea, să facă Jupiter un accelerator puternic.
Unele materiale pe care vulcanii le-au terminat formând o atmosferă foarte subțire în jurul lui Io numită o Exosferă. Pe măsură ce aceste particule atmosferice interacționează cu trove de electroni, protoni și ioni (molecule încărcate) care înconjoară Jupiter, s-au încărcat prea mult și, prin urmare, să fie prinși spirală în jurul liniilor de câmp magnetice ale lui Jupiter. Acest lucru creează un circuit electric între IO și Jupiter, ca un cablu invizibil care se extinde pentru mai mult de 260.000 de mile, particule de sablare până la milioane de kilometri pe oră.
un eveniment norocos
oamenii de știință au știut despre legătura invizibilă dintre IO și Jupiter de zeci de ani, după ce a studiat-o cu observatoare spațiale și la sol și cu câteva priviri apropiate cu Voyager și misiunile Galileo.
Dar pe 1 aprilie 2018, în timp ce închideți-l pe Jupiter pentru a doua oară, nava navei NASA Juno sa întâmplat foarte aproape (posibil direct prin) regiunea în care „jupiter – unde electronii au accelerat de ploaia de interacțiune a lui IO pe atmosfera lui Jupiter și creează o aurora strălucitoare numită „Audprinsa aurorală” a lui Io. Nici o navă spațială nu a zburat vreodată prin această regiune înainte. Și la surpriza tuturor, instrumentul de detectoare de particule de particule Jupiter (Jedi) al lui Juno (Jedi) a detectat protoni zipping departe de Jupiter înapoi spre Io la până la 31 milioane de km / h (50 milioane km / h).
„Acesta este cel mai intens eveniment Ion pe care îl văzuse Juno de când a sosit la Jupiter”, a spus Clark. „Este prima dată când am văzut vreodată acest tip de eveniment cu o planetă care interacționează cu unul dintre ei Moons active. ”
Dar el, împreună cu restul echipei Jedi, nu a crezut-o.
Oamenii de știință credeau, în principal, electronii au fost accelerați între Jupiter și Io, și cu un motiv bun. Atunci când particulele de la latch-ul io pe câmpul magnetic rotativ al lui Jupiter, ei îl cântăresc ca un vârf de vârf. Pe măsură ce câmpul magnetic încearcă să accelereze noul material și să țină pasul cu rotația lui Jupiter „, generează valuri și câmpuri magnetice distorsionate care se propagă de-a lungul liniilor de câmp magnetic înapoi la Jupiter”, a explicat Clark. Valurile generate sunt numite valuri Alfvén. Ei „Re ca Ripples pe o linie de câmp magnetic. Și pot accelera particule, dar în principal electroni, nu protoni sau ioni.
Timp de câteva luni, Clark și ceilalți au făcut ca măsurătorile neobișnuite ale lui Jedi să facă o problemă cu instrumentul, adică până când echipele de la alte instrumente ale lui Juno au început să publice ziare spunând că au văzut același eveniment deosebit.
A luat echipa Jedi un an pentru a cui în jos că datele lor au fost reale și, în cele din urmă, să aibă sens al tuturor.
O nouă linie de cercetare
Echipa a determinat că electronii accelerați între IO și Jupiter au creat un alt tip de val numit un val de ciclotron ionic. Acestea sunt valuri de compresie, cum ar fi undele sonore, cu excepția acestor călătorii prin câmpuri electrice. Ocazional, valurile de ioni ciclotron se deplasează la aceeași frecvență ca particulele încărcate în jurul liniilor de câmp magnetic. Când aceste valuri trec peste particulele de spiralare, le dau o creștere a vitezei, asemănătoare modului în care surferii pot fi „accelerați” prin călărirea unui val de ocean, a declarat Jamey Szalay, fizician spațial la Universitatea Princeton și co-autor de studiu.
Dar aceste valuri le-au dăruit protoni plutitori deasupra lui Jupiter mai mult decât o împingere: ei le-au împrăștiat. Fiecare secundă, valurile au propulsat protonii aproximativ 690.000 km / h (1,1 milioane km / h) mai repede. Ei au transferat atât de multă energie Protonii ar putea scăpa de tragerea imensă a lui Jupiter, în sus în câmpul magnetic și se îndepărtează spre Io. Juno tocmai sa întâmplat să treacă prin acel flux.
„Aceste observații au dezvăluit o nouă linie de cercetare cu privire la complexitatea Interacțiunea lui Io cu Jupiter și cu caracteristicile aurorale pe care le creează „, a spus Szalay. „Acești protoni se află într-un trasat care ne permit să înțelegem mai bine modul în care valurile pot interacționa cu particulele încărcate”.
că, la rândul său, ar putea ajuta cercetătorii să înțeleagă mai bine de ce evenimentele similare de la alte planete nu sunt la fel de puternice, a adăugat Clark.
„Dacă putem înțelege de ce lucrurile funcționează într-una Calea de la Pământ versus la Jupiter, de exemplu, putem începe să strângem împreună cum ar putea funcționa lucrurile la mai multe lumi îndepărtate „, a spus Clark.
Deoarece traiectoria planificată a lui Juno nu va trece din nou în aceeași regiune, aceasta este probabil o observație unică. Dar cu NASA și-a extins recent misiunea lui Juno în 2025, Clark a spus că cercetătorii pot avea ocazia să studieze un similar, deși potențial mai slab, parte a conexiunii io-Jupiter în august 2022.
Citiți mai multe despre Jupiter Instrumentul detectorului de particule energetice (Jedi).
Media Contact: Jeremy REHM, 240-592-3997, [email protected]
Laboratorul de fizică aplicată, o divizie non-profit a Universității Johns Hopkins , îndeplinește provocările naționale critice prin aplicarea inovatoare a științei și tehnologiei. Pentru mai multe informații, vizitați www.jhuaapl.edu.