Загадка радиационного пояса Урана, наконец, разгадана

Недавние исследования, проведенные на основе данных, собранных космическим аппаратом Вояджер-2, пролили свет на давнюю загадку, связанную с аномально сильным радиационным поясом планеты Уран. Исследования показали, что временное космическое погодное явление могло привести к повышению интенсивности его электронного радиационного пояса в тот момент, когда Вояджер-2 совершал свой исторический пролёт мимо планеты. Эти данные помогают объяснить, почему радиационный пояс оказался гораздо более мощным, чем ученые ранее прогнозировали.

Радиационные пояса формируются в результате взаимодействий солнечного ветра с магнитным полем планеты. Солнце испускает непрерывный поток протонов и электронов из своей внешней атмосферы — короны. На планетах с глобальным магнитным полем, таких как Земля и Уран, часть этих заряженных частиц оказывается захваченной в магнитосфере.

Когда Вояджер-2 пролетел мимо Урана в январе 1986 года, он зафиксировал данные о силе радиационных поясов планеты. Хотя ионный радиационный пояс оказался немного слабее ожидаемого, электронный радиационный пояс проявил себя как значительно более интенсивный — почти достигший максимального уровня, который способен выдержать Уран. С тех пор ученые пытались выяснить, как и почему это произошло.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Geophysical Research Letters, команда ученых под руководством Роберта Аллена, физика из Южно-западного научного института (SwRI), пересмотрела данные Вояджера и сравнила их с наблюдениями, собранными на Земле в ходе космического погодного события 2019 года.

Обнаруженные закономерности

Исследование выявило несколько схожестей между данными, собранными Вояджером, и наблюдениями, зафиксированными из орбиты Земли во время указанного космического события. Уникальная интенсивность радиационного пояса Урана, как выяснили исследователи, могла быть вызвана «регионом ко-ротации» — явлением, возникающим, когда высокоскоростной солнечный ветер обгоняет более медленные потоки. Это могло ускорить электроны и привести к увеличению энергии радиационного пояса.

«В 2019 году Земля испытала одно из таких событий, которое вызвало огромное количество ускорения электронов в радиационном поясе», — отметила соавтор исследования Сара Вайнс, физик из SwRI. «Если аналогичный механизм взаимодействовал с урановой системой, это могло бы объяснить, почему Вояджер-2 зафиксировал все эти неожиданные дополнительные энергии».

Это открытие поднимает множество новых вопросов о физике магнитосферы Урана и её взаимодействиях с солнечным ветром, включая стабильность радиационного пояса в условиях экстремальных времен года, вызванных наклонной осью вращения планеты. Спутник, который бы обитал на Уране и собирал бы данные из различных частей магнитосферы, мог бы помочь ответить на эти вопросы, отмечают исследователи.

Необходимость дальнейшего исследования

«Это ещё одна веская причина для отправки миссии, нацеленной на изучение Урана», — заявил Аллен. «Наши результаты имеют важные последствия для изучения аналогичных систем, таких как Нептун».

Фокусировка научного сообщества на Уране приобретает всё большую значимость, особенно в свете современных методов удаленного анализа и глубококосмических исследований. По оценкам, радиационные пояса планет могут оказывать значительное влияние на спутники и другие космические аппараты в их окрестностях, что делает такие исследования критически важными для будущих миссий.

Таким образом, полученные данные предоставляют не только объяснение аномалий, которые наблюдал Вояджер-2, но и открывают новые горизонты для научных исследований в области планетарной физики.