Плаский диск із зарядженого газу навколо Юпітера влаштований складніше, ніж вважали досі. В активні періоди він вкривається брижами, які обертаються разом із планетою. Їх створюють численні ділянки, де силові лінії магнітного поля розриваються і перез’єднуються. До такого висновку дійшли за вимірюваннями апарата NASA Juno.
Чотири перетини за десять хвилин
Магнітодиском називають тонкий шар плазми поблизу магнітного екватора планети. Речовина для нього надходить із вулканів Іо, а швидке обертання газового гіганта розтягує її в площину. Посередині диска проходить тонкий шар електричного струму. Над цим струмовим шаром і під ним магнітне поле напрямлене протилежно.
Через нахил магнітної осі диск хитається вгору-вниз з кожним майже десятигодинним обертом. Апарат на орбіті зазвичай перетинає струмовий шар двічі за цей час. Дрібніші хитання спостерігали й раніше, але не розуміли їхньої причини.
Одного разу Juno пройшов крізь шар чотири рази за десять хвилин. Майже кожен такий перетин супроводжувався ознаками магнітного перез’єднання. Так називають процес, коли зустрічні силові лінії зближуються, розриваються і замикаються інакше. Вивільнена енергія розганяє електрони та іони, тож їхні сплески теж зафіксували.
Хвилястий струмовий шар
Струмовий шар при цьому не просто хитався, а вигинався хвилею з брижами тривалістю від кількох хвилин до понад години. Автори статті в рецензованому журналі Science China Earth Sciences пов’язують це з дрібними осередками перез’єднання, розкиданими приблизно на 100 градусів довготи, тобто більш ніж на чверть кола. Ці осередки безперервно рвуть силові лінії й виводять шар із рівноваги.
Магнітосфера Юпітера обертається швидко, тож хвиляста поверхня рухається разом із планетою. У пресрелізі Science China Press цю картину порівнюють із зім’ятою скатертиною на програвачі.
Відмінність від земної магнітосфери
Схожі коливання відомі в магнітному хвості Землі, витягнутій сонячним вітром нічній частині магнітосфери. Там вигин виникає у місці перез’єднання і розходиться від нього, як хвиля по натягнутій мотузці.
Біля Юпітера, як пише Universe Today, ознаки перез’єднання траплялися майже при кожному перетині. Шар рухався без сталого періоду, тож пояснити це звичайною хвилею, що поширюється від певної точки, не вдається.
Попередні роботи дослідників
Перший автор роботи Го Жуйлун із Шаньдунського університету 2018 року описав за даними Cassini перез’єднання на денній стороні Сатурна, спричинене обертанням планети. У 2024 році дослідники з тієї самої групи знайшли ознаки подібних процесів у магнітодиску Юпітера в архівних вимірюваннях Galileo і Voyager.
До нової роботи долучилися науковці з Льєзького і Гонконзького університетів. Усі використані дані Juno є у відкритому архіві NASA.
Наслідки для частинок і сяйв
Хвилястий шар може впливати на те, як частинки з вулканів Іо прискорюються і розносяться магнітодиском. Звідти вони потрапляють у внутрішню магнітосферу з її жорсткою радіацією або спрямовуються до полярних сяйв.
Апарат Juno працює біля Юпітера з 2016 року. Його продовжена місія розрахована до вересня 2028 року.
Тепер черга за теоретиками. Їхнім моделям доведеться описувати магнітодиск не як рівну пластину, а як шар, що безперервно розривається і вигинається хвилями.
