Откритие на Меркурий: Полярните сияния са възможни без атмосфера

С онда, изпратена да изследва малко пренебрегваната най-вътрешна планета на Слънчевата система, най-накрая разкри аврорални процеси, които се случват въпреки практически несъществуващата атмосфера.

През октомври 2021 г. сондата BepiColombo направи измервания на електрони и йони на Меркурий и намери доказателства за тяхното ускорение. Анализът показа, че това е резултат от аврорални процеси, включващи магнитното поле на Меркурий, което предизвиква слабо рентгеново излъчване.

The third Mercury flyby by the ESA’s BepiColombo probe… interesting video and surface details!
Wonderful!… and waiting for more when this probe will be in a stable orbit around Mercury!pic.twitter.com/YZYtp87h9Z

— Xavi Bros (@Xavi_Bros) June 23, 2023

Това означава, че полярните сияния могат да се наблюдават на всяка една планета, от което може да се предположи, че механизмът за създаване на полярни сияния може да е универсален в цялата Слънчева система, въпреки огромните разлики между планетите.

„Тук показваме доказателството, което силно подкрепя мнението, че енергийните електрони се ускоряват в областта близо до опашката на магнитосферата на Меркурий, като те бързо се движат към зората и впоследствие се включват в магнитно поле на нощната страна на планетата“, пише екип, ръководен от астрофизика Сае Айваза от университета в Пиза в Италия.

„Тези наблюдения разкриват, че включването на електрони и последващото енергийно зависимо отклонение, наблюдавано вече в цялата Слънчева система, е универсален механизъм, който генерира полярни сияния въпреки разликите в структурата и динамиката на планетарните магнитосфери.“

Planet Mercury pic.twitter.com/5ktNvSvitq

— Carolina (@BuenoAndica) July 13, 2023

Като цяло се смята, че са необходими две неща за да се получи този вид сияние - магнитно поле и атмосфера. Частиците се ускоряват по линиите на магнитното поле докато достигнат до полярен регион, където падат в атмосферата. Там при взаимодействието на заредените частици с други атоми и молекули се освобождава електромагнитно излъчване, което можем да наблюдаваме като цветно сияние.

Заредените частици идват предимно от слънчевия вятър, въпреки че мощните, постоянни полярни сияния на Юпитер се захранват предимно от електрони от неговата вулканична луна Йо.

На Сатурн както и Уран също има полярни сияния, захранвани от слънчевия вятър. Авроралните характеристики са забелязани на Нептун от Вояджър 2 през 1989 г., но няма допълнителни открития и няма достатъчно ясна характеристика за тях.

На Марс и Венера не би трябвало да има полярни сияния, тъй като им липсват глобални магнитни полета, но и двете планети ни изненадаха. Марс има петна от магнетизъм на повърхността си, които произвеждат локализирани полярни сияния в небето. А на Венера изглежда магнитните полета от Слънцето помагат за задействането на атмосферните сияния.

NASA Mercury dazzles in a new snap by Europe's BepiColombo probe
(Image credit: ESA)
The BepiColombo space probe took its second look at Mercury on Thursday, June 23, during a gravity-assist flyby designed to adjust the spacecraft's trajectory pic.twitter.com/5Efo8AYjrA

— Black Hole (@konstructivizm) June 26, 2022

Меркурий има глобално магнитно поле, но то е доста слабо. Освен това, понеже Меркурий е много близо до Слънцето, той постоянно е връхлитан от радиация и слънчев вятър. Така че планетата няма истинска атмосфера, за която да говорим, а по-скоро тънка екзосфера, издигната от слънчевия вятър и обстрела с микрометеорити. Тази екзосфера е гравитационно свързана с планетата, но твърде дифузна, за да се държи като газ.

Поради това се смята, че е малко вероятно Меркурий да има полярно сияние. Учените открили, че има повърхност, която понякога флуоресцира в рентгеновите лъчи.

Айзава и нейните колеги използвали BepiColombo за проследяване на електрони в близост до Меркурий и открили доказателства за ускорение в линиите на магнитното поле на планетата, утаяване към повърхността в области, които са в съответствие с наблюдаваната рентгенова флуоресценция. Те също установиха, че флуоресценцията е в съответствие с този дъжд от електрони.

BepiColombo probe links electron precipitation to stunning auroras on Mercury's surface via JavaWales https://t.co/76sq4pddfO

— Java Wales (@JavaWales) July 19, 2023

И така, дори без атмосфера и с слабо магнитно поле, Меркурий изглежда е намерил начин да създаде странни сияния, изцяло собствени, в минерали, флуоресциращи рентгенови лъчения на повърхността.

Изследването е публикувано в Nature Communications.