Юпитер защищается от солнечного ветра сложнее, чем Земля

У Юпитера есть невидимый щит. Он держит удар солнечного ветра — потока заряженных частиц, который мчится от Солнца со сверхзвуковой скоростью. У Земли такой щит тоже есть. Но то, как Юпитер им пользуется, оказалось неожиданно сложным.

Новое исследование под руководством Университета Айовы, основанное на данных миссии NASA «Джуно», показало: газовый гигант использует несколько частот плазменных волн одновременно, чтобы гасить удар. Учёные называют это гармониками. Чем больше частот задействовано, тем эффективнее поглощается энергия солнечного ветра. У Земли на границе щита работает в основном одна частота — этого достаточно.

«Юпитер нашёл собственный способ справляться с солнечным ветром — через плазменные волны, которые сильнее и обладают более богатой гармонической структурой, — говорит Джаясри Джозеф, постдокторский исследователь кафедры физики и астрономии Айовы и главный автор работы. — Это важно, потому что если у вас есть несколько частот, вы можете нагреть больше частиц солнечного ветра и замедлить их».

Что такое ударная волна

Ударная волна — это фундаментальный физический процесс. Сверхзвуковой самолёт создаёт её, когда превышает скорость звука. Солнечный ветер создаёт её, когда встречает планету. Граница, где это происходит, называется головной ударной волной.

У Земли она работает как первая линия обороны. Солнечный ветер тормозится, нагревается и отклоняется вокруг планеты. Если бы этого не происходило, вредные частицы достигали бы атмосферы и делали бы Землю менее безопасной для жизни.

У Юпитера ударная волна гораздо мощнее. И, как выяснилось, он использует для защиты не один механизм, а целую систему.

В чём разница

Помимо нескольких частот плазменных волн, Юпитер задействует серию дополнительных зон, которые учёные называют ударными структурами. Они взаимодействуют с солнечным ветром и замедляют его ещё до того, как он достигнет основной ударной волны планеты.

У Земли всё проще. Она использует свою ударную волну как единственный главный барьер.

«Земле не нужно предпринимать эти дополнительные шаги, чтобы справляться с солнечным ветром, потому что удар не такой мощный», — говорит Билл Курт, научный сотрудник кафедры физики и астрономии Айовы и соавтор исследования, участвующий в миссии «Джуно» с момента её запуска в 2011 году.

Почему это важно для понимания Вселенной

Ударные волны Юпитера могут помочь объяснить, как звёзды и другие далёкие объекты справляются с колоссальными объёмами энергии, высвобождаемой остатками сверхновых — катастрофическими финальными стадиями умирающей звезды.

«Поскольку ещё более мощные ударные волны возникают вокруг астрофизических объектов, таких как остатки сверхновых, ударная волна Юпитера предлагает близлежащую естественную лабораторию для изучения того, как природа превращает огромные объёмы энергии потока в тепло и энергичные частицы», — говорит Джозеф.

Данные собраны в декабре 2024 года космическим аппаратом «Джуно», который находится на орбите Юпитера с июля 2016 года. Прибор для измерения плазменных волн, созданный физиками Айовы, сыграл ключевую роль в сборе данных. До «Джуно» ни один космический аппарат не мог адекватно измерить сложность плазменных волн на ударной волне внешней планеты. Предыдущие аппараты фиксировали только наличие удара.