Новое исследование раскрыло, почему магнитное поле Сатурна смещено в сторону по сравнению с земным
Новое исследование с участием ученых Университетского колледжа Лондона (UCL) показало, что магнитный щит Сатурна асимметричен по сравнению с земным. Вероятнее всего, это является результатом быстрого вращения планеты в сочетании с тяжелым материалом, который она увлекает за собой.
Планетарные магнитные поля, или магнитосферы, защищают планеты от высокозаряженных частиц солнечного ветра. Магнитосфера Сатурна огромна: она более чем в 10 раз шире самой планеты. В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, ученые проанализировали шесть лет данных, полученных с космической миссии «Кассини», чтобы точно определить местоположение каспа Сатурна — области, где силовые линии магнитного поля начинают изгибаться обратно к полюсам планеты, направляя заряженные частицы в атмосферу.
Команда исследователей обнаружила, что касп смещен вправо, если смотреть со стороны Солнца, и чаще всего находится между 13:00 и 15:00 (если представить положение на циферблате часов), в то время как на Земле он располагается на 12:00. Исследователи предполагают, что это связано с чрезвычайно быстрым вращением Сатурна (один день на планете длится 10,7 часа) и тяжелой «плазмой» (ионизированным газом), которую он увлекает за собой. Эта плазма является продуктом газов, выбрасываемых спутниками Сатурна, особенно Энцеладом. Считается, что эти факторы вместе смещают силовые линии магнитного поля вправо, хотя для подтверждения этой интерпретации требуются дополнительные симуляции.
Окружающая среда Сатурна вызывает особый интерес, учитывая, что его спутник Энцелад, извергающий ледяные шлейфы из подповерхностного океана, потенциально может быть пригоден для жизни и является запланированной целью крупной миссии Европейского космического агентства, запуск которой предложен на 2040-е годы.
Соавтор исследования профессор Эндрю Коутс из Лаборатории космических наук Малларда при UCL отметил, что касп — это место, где солнечный ветер может проникать непосредственно в магнитосферу. По его словам, знание местоположения каспа Сатурна помогает лучше понимать и картировать всю магнитную оболочку планеты. Профессор Коутс подчеркнул, что лучшее понимание среды Сатурна особенно актуально сейчас, поскольку разрабатываются планы по возвращению к этой планете и ее спутнику Энцеладу. Полученные результаты подогревают интерес к будущим миссиям, в ходе которых ученые намерены искать признаки обитаемости и потенциальные свидетельства жизни. Он добавил, что это исследование предоставляет важные доказательства давней теории о том, что быстрое вращение массивных планет, подобных Сатурну, с активными спутниками, заменяет солнечный ветер в качестве доминирующей силы, формирующей магнитосферы. Это показывает, что магнитосфера Сатурна, а также магнитосферы других быстро вращающихся газовых гигантов, вероятно, принципиально отличаются от земной. Сам Энцелад является ключевым фактором этой среды, выбрасывая огромное количество водяного пара, который ионизируется, насыщая магнитосферу тяжелой плазмой, увлекаемой вращением планеты.
Международная команда исследователей состояла из ученых Китайской академии наук, Южного университета науки и технологий и Гонконгского университета. Соответствующий автор исследования профессор Чжунхуа Яо из Гонконгского университета отметил, что различия между магнитной структурой Сатурна и Земли указывают на единый фундаментальный процесс, управляющий взаимодействием с солнечным ветром на разных планетах. Ведущий автор исследования доктор Янь Сюй из Южного университета науки и технологий Китая добавил, что, объединив наблюдения «Кассини» с симуляциями, исследователи обнаружили, что быстрое вращение Сатурна и плазма от его спутника Энцелада вместе формируют асимметричное глобальное распределение каспов.
В ходе работы ученые изучили данные двух приборов «Кассини» (магнитометра и плазменного спектрометра), чтобы зафиксировать моменты, когда аппарат пролетал через касп Сатурна. Всего было обнаружено 67 таких событий в период с 2004 по 2010 год. Основываясь на этих данных, исследователи провели моделирование магнитного поля и обнаружили, что взаимодействие на границе магнитосферы с солнечным ветром тесно напоминает юпитерианское.