Космический аппарат «Юнона» впервые обнаружил в атмосфере Юпитера следы Каллисто — второго по величине спутника газового гиганта. Ранее подобные «подписи», вызывающие полярные сияния, удавалось зафиксировать только от Ио, Европы и Ганимеда.

Как возникают полярные сияния Юпитера

Яркие полярные сияния на Юпитере появляются не только из-за взаимодействия с солнечным ветром, когда заряженные частицы, направляемые магнитным полем, возбуждают атомы атмосферы и заставляют их светиться. Существенную роль играют и спутники планеты, которые пересекают линии его мощного магнитного поля. В отличие от Земли, где сияния связаны исключительно с солнечной активностью, крупнейшие спутники Юпитера оставляют в атмосфере гиганта свои уникальные «подписи».

Каллисто: от гипотезы к подтверждению

До недавнего времени уверенно связывали полярные сияния только с тремя галилеевыми спутниками — Ио, Европой и Ганимедом. Вклад Каллисто оставался лишь предположением: слабый сигнал от этой луны обычно терялся на фоне яркого свечения главного овала Юпитера. Даже космический телескоп «Хаббл» не смог подтвердить наличие следа Каллисто в атмосфере планеты.

Прорыв миссии «Юнона»

Ситуация изменилась благодаря миссии NASA «Юнона», которая с 2016 года исследует Юпитер с полярной орбиты. В сентябре 2019 года, когда магнитосфера планеты расширилась из-за слабого солнечного ветра и яркий авроральный овал сместился примерно на 1800 километров к экватору, зонд смог зафиксировать след Каллисто.

Аппарат обнаружил характерное двойное свечение — два пятна с яркостью 108 и 137 килорелеев (единица измерения интенсивности потока фотонов), соответствующие потокам электронов, ускоренных во взаимодействии с Каллисто. Эти значения оказались значительно ниже, чем у сияний от Ио (до 2000 килорелеев), Европы (до 180 килорелеев) и Ганимеда (до 900 килорелеев).

Причины различий и новые данные

Авторы исследования, опубликованного в журнале Nature Communications, объясняют эту разницу меньшей эффективностью передачи энергии между спутником и магнитосферой, а также особенностями положения Каллисто в плазменной среде Юпитера.

Измерения параметров плазмы в магнитной трубке, соединяющей спутник и планету, с помощью приборов JADE и Waves на борту «Юноны» позволили зарегистрировать электроны с энергией около 10 килоэлектронвольт, а также электростатические волны, связанные с этими потоками частиц. По расчетам, они способны запускать радиоволновое излучение, однако его мощность оказалась слишком слабой для прямого обнаружения.

Завершение «семейного портрета» спутников

Окончательно подтвердить наличие следа Каллисто в атмосфере Юпитера позволили стабильность свечения и совпадение с расчетной орбитальной скоростью луны. Таким образом, астрономы завершили «семейный портрет» галилеевых спутников, показав, что все они без исключения оставляют свои «подписи» в атмосфере Юпитера.

Значение открытия

Результаты научной работы исследовательской группы под руководством Йонаса Рабиа из Университета Тулузы (Франция) открывают новые перспективы для изучения подобных процессов в других планетных системах.