Nowe obrazy pozyskane z sondy Juno pokazują niezwykłe oddziaływanie największych księżyców Jowisza na zorza polarne planety. Podejrzewa się, że tak skomplikowane kształty zórz muszą być wywoływane interakcją pola magnetycznego Jowisza w okolicach księżyców lub interferencją pomiędzy falami naładowanych cząstek elektrycznych.
Zorze polarne Jowisza powstają w górnych warstwach jego atmosfery, kiedy elektrony wysokich energii są przyspieszane wzdłuż linii pola magnetycznego w jonosferze. Występują wokół obu biegunów planety, podobnie jak ma to miejsce na Ziemi. Jednak niewielkie emisje da się też powiązać z obiegiem księżyców galileuszowych: Io, Europy i Ganimedesa.
Naukowcy po analizie zdjęć w podczerwieni wykonanych przez instrument JIRAM na sondzie Juno zauważyli, że odziaływanie Io i Ganimedesa na zorzę tworzy bardziej skomplikowane wzory niż do tej pory obserwowano. W obu przypadkach daleko poza główną linią zjawiska efekt zorzy rozdziela się na dwa osobne strumienie.
Pierwsze dowody na interakcje Io z polem magnetycznym Jowisza pochodzą z 1993 roku. Zarówno naziemne obserwacje jak i późniejsza misja sondy Galileo potwierdziły wpływ naturalnych satelitów planety na kształt zórz i pomogły w teoretycznym zrozumieniu zjawiska.
Plazma w magnetosferze Jowisza w rejonie równika obraca się wspólnie z całą planetą. Ruchowi temu przeszkadzają jednak największe księżyce Jowisza. Spowolnienie plazmy wywołuje powstanie tzw. fal Alfvena – to jony oscylujące w obrębie tych fal są odpowiedzialne za wzory „księżycowych” zórz.
Sonda Juno obserwuje zorze na Jowiszu od 2016 roku. Instrument JIRAM, w który sonda jest wyposażona, to spektrometr i kamera czuła na podczerwone światło. Jeden z kanałów, na którym pracuje urządzenie, to linia emisyjna kationa triwodoru. Jest to cząsteczka powszechnie obserwowana w obłokach międzygwiezdnych i… jonosferze Jowisza i planet jego wielkości, bogatych w wodór.
We wrześniu 2017 roku JIRAM wycelował właśnie w przewidywane miejsce oddziaływania na zorzę przez księżyc Io. Wcześniej to samo zrobił z potencjalnym miejscem dla zorzy modyfikowanej przez Ganimedesa. W przypadku Io naukowcy zaobserwowali regularne ślady zorzy, z plamami kształtującymi się w falę, na długości 1000 kilometrów na obu półkulach. Obserwacje wykonane w lipcu dla Ganimedesa również pokazały „ogon" zorzy o turbulentnym kształcie.
Warto podkreślić, że takie ślady na zorzach polarnych nie ograniczają się tylko do Jowisza. Podobne zjawisko udało się zaobserwować w ramach oddziaływań między Saturnem i jego największym księżycem – Enceladusem.
W opublikowanym na łamach „Science” artykule naukowcy opisują prawdopodobną przyczynę tak nietypowych kształtów zorzy. Dokładne pomiary energii tych zórz wraz ze znajomością pozycji księżyców, które je kształtują, mogą także pozwolić na pośrednie zbadanie magnetosfery planety i szczątkowej magnetosfery Ganimedesa – jedynego księżyca w Układzie Słonecznym, dla którego wykryto dipolowe pole magnetyczne.
Źródło: Science
Opracowanie: Rafał Grabiański
Więcej informacji:
Na zdjęciu: Zdjęcie zorzy polarnej na południowym biegunie Jowisza wykonane w sierpniu 2016 roku w podczerwieni przez instrument JIRAM. Źródło: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM
