У даних Juno виявили хвилі на магнітному диску Юпітера.

Диск із зарядженого газу, що оточує Юпітера, має більш складну структуру, ніж це вважалося раніше. Під час активних фаз його поверхня покривається хвилями, які обертаються разом із самою планетою. Ці хвилі виникають внаслідок численних зон, де силові лінії магнітного поля розриваються та знову з'єднуються. Такі висновки були отримані в результаті вимірювань, проведених апаратом 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 космічний апарат Juno здійснив чотири проходи через шар за десять хвилин. Практично кожен з цих перетинів супроводжувався ознаками магнітного перез'єднання. Цей процес відбувається, коли зустрічні силові лінії наближаються, розриваються і знову замикаються в новому конфігурації. Вивільнена енергія прискорює електрони та іони, що призводить до їхніх сплесків, які також були зареєстровані.

Хвилястий потік струму

Струмовий шар у цей час не просто коливався, а вигинався у хвилеподібному русі з брижами, які тривали від кількох хвилин до понад години. Автори дослідження, опублікованого в рецензованому журналі Science China Earth Sciences, вважають, що це пов'язано з дрібними осередками перез'єднання, які розташовані приблизно на 100 градусах довготи, що охоплює більше ніж чверть кола. Ці осередки постійно порушують силові лінії, приводячи до порушення рівноваги шару.

Магнітосфера Юпітера має високу швидкість обертання, тому хвиляста поверхня рухається синхронно з самою планетою. У прес-релізі Science China Press цю ситуацію ілюструють порівнянням із зім'ятою скатертиною на обертовому столі.

Відмінність від земної магнітосфери

Подібні коливання спостерігаються в магнітному хвості Землі, який формується під впливом сонячного вітру в нічній зоні магнітосфери. У цій області вигин виникає в точці перез'єднання та розповсюджується від неї, наче хвиля по натягнутій струні.

По даним Universe Today, поблизу Юпітера спостерігалися ознаки перез'єднання практично при кожному його перетині. Рух шару не мав постійного циклу, тому хвилю, що просто відходить від конкретної точки, не можна пояснити таким чином.

Попередні роботи дослідників

Першим автором дослідження є Го Жуйлун з Шаньдунського університету, який у 2018 році на основі даних місії Cassini описав явище перез'єднання на денній стороні Сатурна, викликане обертанням планети. У 2024 році науковці з тієї ж команди виявили ознаки подібних процесів у магнітодиску Юпітера, аналізуючи архівні вимірювання, отримані під час місій Galileo і Voyager.

До нового проєкту приєдналися дослідники з Університету Льєжа та Гонконзького університету. Всі дані, отримані з місії Juno, доступні у відкритому архіві NASA.

Вплив на частинки та світлові явища

Хвилястий шар здатен впливати на прискорення та розповсюдження частинок, які вивергаються з вулканів Іо, в магнітодиску. Внаслідок цього частинки або потрапляють у внутрішню магнітосферу, де їх піддає жорстка радіація, або ж вони спрямовуються до полярних сяйв.

Космічний апарат Juno перебуває в районі Юпітера з 2016 року, і його місія була продовжена до вересня 2028 року.

Тепер слово за теоретиками. Їхні моделі повинні будуть представляти магнітодиск не як плоску поверхню, а як шар, що постійно розривається і деформується під впливом хвиль.