Мерцающие северные сияния, расцвечивающие небо Аляски, имеют необычных «родственников» на Юпитере. Эти инопланетные всполохи крупнее, загадочнее и связаны с открытием, которое помогает учёным понять природу космической погоды.

Согласно исследованию учёных из Университета Миннесоты, полярные сияния Юпитера позволили обнаружить ранее неизвестный тип плазменной волны. Открытие проливает свет на то, как магнитные поля защищают планеты, включая Землю, от опасной радиации звёзд.

Полярные сияния возникают, когда потоки заряженных частиц, управляемые магнитным полем планеты, сталкиваются с её атмосферой. На Земле это превращается в цветные северные и южные сияния, переливающиеся зелёными и синими лентами. Однако юпитерианские сияния мощнее земных и невидимы для человеческого глаза — их можно наблюдать только в ультрафиолетовом или инфракрасном диапазоне.

Ключом к открытию стали данные аппарата НАСА «Юнона», который исследует Юпитер с 2016 года. Орбита зонда пролегает над полюсами планеты, что минимизирует воздействие радиационных поясов и позволяет фиксировать сигналы с помощью инструмента Waves. Это устройство «слышит» электромагнитные волны, создаваемые частицами плазмы в магнитном поле гиганта.

«Космический телескоп Джеймс Уэбб показывал инфракрасные изображения юпитерианских сияний, но «Юнона» стала первым аппаратом на полярной орбите», — говорит Али Сулейман, соавтор исследования из Университета Миннесоты.

Плазма, четвёртое состояние материи, — это «суп» из электронов и ионов, реагирующий на магнитные поля. На Юпитере, обладающем самым сильным магнитным полем в Солнечной системе, её поведение уникально. Учёные обнаружили, что низкая плотность плазмы и мощное поле создают волны сверхнизкой частоты — гибрид волны Альфвена и режима Ленгмюра.

«На Земле плазма течёт как жидкость, но на Юпитере магнитные поля доминируют», — объясняет соавтор Роберт Лысак.

Ещё одно отличие — форма сияний. На Земле они образуют кольца у полюсов, а на Юпитере частицы устремляются прямо в полярную область, создавая хаотичные вспышки. Эти условия, вероятно, характерны для газовых гигантов и экзопланет.

Учёные продолжают анализировать данные «Юноны», чтобы понять, как планеты защищаются от звёздной радиации. Результаты исследования опубликованы 16 июля в журнале Physical Review Letters.

С каждым витком «Юноны» учёные получают новые данные. Эксперты предполагают, что экстремальные плазменные волны Юпитера могут влиять на его спутники, например, усилив вулканическую активность Ио. Возможно, подобные процессы происходят и у далёких звёзд с сильными магнитными полями, меняя наше представление о динамике Вселенной.