Обнаружение знакомых электромагнитных волн на Меркурии показывает, что ключевые процессы в магнитосферах разных планет Солнечной системы могут быть общими
Международная группа учёных из Японии и Франции обнаружила, что электромагнитные волны, давно изучаемые в магнитосфере Земли, также встречаются в магнитосфере Меркурия, демонстрируя схожие изменения частоты. Инструмент Plasma Wave Investigation на борту аппарата Mio миссии BepiColombo, находящегося на орбите Меркурия, зафиксировал плазменные волны в слышимом диапазоне во время шести пролётов мимо планеты в период с 2021 по 2025 год. Сравнение с данными, собранными аппаратом GEOTAIL за десятилетия, подтвердило идентичные изменения частоты.
Это первое надёжное свидетельство интенсивной электронной активности на Меркурии, которое поможет лучше понять процессы, происходящие в авроральных зонах по всей Солнечной системе.
«Плазменный хор» — электромагнитные волны, возникающие, когда электроны резонируют с плазменными волнами внутри магнитосферы. На Земле они играют ключевую роль в формировании и исчезновении радиационных поясов. Эти волны характеризуются повышением и понижением слышимых частот, которые из-за помех радиосигналам часто описывают как «пение птиц». Поскольку энергия электронов зависит от частоты волны, понимание характеристик «хора» имеет важное значение для прогнозирования космической погоды и защиты спутников от радиации.
Спутник GEOTAIL, запущенный в 1992 году, в течение 30 лет наблюдал за магнитосферой Земли, предоставив ценные сведения о генерации, пространственном распределении и частотных характеристиках «хора». Меркурий, магнитное поле которого примерно в 100 раз слабее земного, оставался неизученным в этом контексте. Наблюдения аппарата Mio на орбите Меркурия выявили естественные плазменные волны в слышимом диапазоне, что указывает на возможное присутствие «хора» и связанных с ним низкоэнергетических электронов вблизи Меркурия.
Инструмент Plasma Wave Investigation на борту Mio был разработан для проверки теоретических предсказаний о существовании «хора» в слабой магнитосфере Меркурия. Долгосрочные данные GEOTAIL послужили важным эталоном для сравнения. Точка обзора GEOTAIL в удалённом магнитном хвосте, на расстоянии около 10 радиусов Земли, предлагала условия, аналогичные гораздо меньшей магнитосфере Меркурия. Данные о плазменных волнах Меркурия количественно совпали с характеристиками «хора», зафиксированными GEOTAIL, что подтвердило: изменение частоты (быстрое повышение и понижение тонов, указывающее на нелинейную связь между электронами и волнами) и пространственное распределение (концентрация в области рассветной стороны, где преимущественно движутся энергичные электроны).
Эти результаты демонстрируют универсальность механизмов генерации «хора» в магнитосферах планет. Они также подтверждают наличие холодных электронов вокруг Меркурия, что было предсказано в 2025 году, и определяют темы для наблюдений Mio с орбиты, которые начнутся в конце 2026 года, когда аппарат достигнет орбиты Меркурия.
Предыдущие исследования показали, что опасные электроны радиационного пояса Земли образуются благодаря «хору». Распространение этих знаний на Меркурий продвигает прогнозирование космической погоды и защиту космических аппаратов от радиации. Хотя считалось, что слабое магнитное поле Меркурия препятствует образованию радиационного пояса, подтверждённое присутствие «хора» с изменением частоты указывает на то, что эффективное ускорение электронов также происходит и там. Это открывает путь к сравнительным исследованиям на различных планетах, включая Марс, Юпитер и Сатурн.