Отчего возникают полярные сияния? Оттого что заряженные частицы взаимодействуют с магнитным полем. Потому на Земле их и можно наблюдать только вблизи полюсов, и то не всегда, а лишь когда Солнце выбрасывает плазму. Но почему полярные сияния постоянно окружают оба полюса Юпитера? Ученые считают, что "виной" всему крошечный спутник планеты — Ио.
Ио, получившая имя в честь мифологической жрицы богини Геры, являвшейся возлюбленной Зевса, была открыта в 1610 году Галилео Галилеем. В 1979 году Ио обследовали два космических корабля "Вояджер", благодаря которым удалось обнаружить на спутнике большие горы и многочисленные вулканы. А в 1990-х — начале 2000-х годов аппарат "Галилео" доставил данные о внутренней структуре Ио и составе ее поверхности. Кроме того, была выявлена связь между Ио и магнитосферой Юпитера, а также зафиксирован радиационный пояс на орбите сателлита.
Читайте также: Спутник Юпитера — суперэлектростанция
В начале наступившего столетия наблюдения за Ио продолжили космический аппарат "Кассини-Гюйгенс", космическая межпланетная станция "Новые горизонты", а также наземные телескопы и космический телескоп "Хаббл".
Сегодня Ио, диаметр которой составляет 3 642 километров, имеет статус четвертого по величине спутника в Солнечной системе, а также считается в ней наиболее вулканически активным объектом. Под поверхностью спутника обнаружен большой слой расплавленной магмы, способной пропускать электрический ток. При этом вулканы Ио являются действующими и ежегодно извергают в 100 раз больше лавы, чем земные, хотя объем спутника в четыре раза меньше, чем у нашей планеты, а масса Земли превышает массу Ио в шестнадцать раз.
Семь лет назад космический зонд "Галилео" зафиксировал заметное искажение магнитного поля вблизи Ио. Лишь недавно, повторно проанализировав записи магнетометра зонда, сгоревшего в атмосфере газового гиганта, исследователи НАСА пришли к заключению, что на глубине 30-50 километров под поверхностью юпитерианской луны лежит гигантский океан, состоящий из расплавленной и полурасплавленной лавы. Очевидно, она и "питает" вулканы Ио. А поскольку магма сателлита обладает очень высокой электропроводимостью, это приводит к скачкам магнитного поля. По характеру сигнала магнетометров удалось определить также толщину магматического слоя — около 50 километров.
По мнению исследователей, такие же океаны горячей магмы лежали миллиарды лет назад под поверхностью Земли и Луны. Правда, со временем магма остыла, и теперь вулканические извержения там происходят лишь эпизодически. Однако на Ио гравитация Юпитера, а также ближайших спутников — Европы и Ганимеда — вызывает сильные приливы, разогревающие магматический слой. Благодаря этому недра юпитерианского спутника выделяют колоссальное количество энергии, равное 60-80 миллионам мегаватт. Вместе с Юпитером Ио образует гигантский естественный космический электрогенератор, мощность которого в 20 раз выше, чем у всех земных электростанций, вместе взятых.
Собственно, уже давно подозревалось, что сияние Юпитера связано именно с вулканической деятельностью Ио, ежесекундно выбрасывающей из своих недр около тонны серы. Однако существует версия, что изменения в авроральных кольцах вызваны колебаниями давления солнечного ветра. Увы, до недавнего времени подтвердить ни одну из этих версий не удавалось.
С февраля по июнь 2007 года Бертран Бонфон и его коллеги из Льежского университета (Бельгия) ежедневно наблюдали за этой "парочкой" — Юпитером и Ио — с помощью космического телескопа "Хаббл". За пять месяцев исследовательская группа смогла получить вдвое больше данных, чем за последние десять лет.
В частности, за указанный период они зафиксировали значительный рост полярных колец Юпитера. Но объяснить это явление ученые не могли до тех пор, пока в мае 2007 года американский космический корабль "Новые горизонты", направляющийся к Плутону, не передал на Землю изображения вулканического шлейфа длиной сотни километров, который исторгала Ио… Стало очевидно, что плазма, выброшенная в результате извержения вулканов, должна была буквально "затопить" магнитное поле Юпитера, расширив кольца его полярных сияний.
В то же время, утверждает Маргарет Кивельсон из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США), сбрасывать со счетов воздействие солнечного ветра тоже нельзя, ведь по этому поводу не проводилось продолжительных наблюдений.
Читайте также: Юпитер съел собственное сердце
Есть и еще ряд нерешенных вопросов — к примеру, как получают ускорение заряженные частицы, выстроившиеся вдоль силовых линий магнитного поля Юпитера? Возможно, ответ даст миссия космического корабля "Юнона", запущенного в августе прошлого года. К 2016 году он должен добраться до Юпитера, и тогда, наконец, удастся проанализировать особенности его магнитных взаимодействий.
Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"