Полярные сияния освещают небо над четырьмя крупнейшими спутниками Юпитера

Одним из величайших природных чудес Земли является северное сияние или северное сияние; тонкие волны цветов, которые появляются в небе над полярными областями, когда энергичные солнечные частицы взаимодействуют с магнитным полем Земли. Но Земля — не единственная планета, на которой наблюдается полярное сияние, поскольку сильные магнитные поля таких планет, как Юпитер и Сатурн, означают, что полярные сияния наблюдаются и там .

Однако полярные сияния не ограничиваются только Юпитером, но также присутствуют на четырех его спутниках: Ио, Европе, Ганимеде и Каллисто. Астрономы недавно использовали прибор Эшелле-спектрометр высокого разрешения (HIRES) в обсерватории В. М. Кека на Гавайях, чтобы наблюдать за лунами, когда они находились в тени Юпитера, что позволило им увидеть слабые полярные сияния.

«Эти наблюдения сложны, потому что в тени Юпитера луны почти невидимы», — сказала в своемзаявлении один из ведущих исследователей Кэтрин де Клир из Калифорнийского технологического института. «Свет, излучаемый их слабыми полярными сияниями, является единственным подтверждением того, что мы вообще направили телескоп в нужное место».

Различные цвета полярных сияний создаются разными элементами, и исследователи смогли увидеть некоторые зеленые полярные сияния, созданные кислородом, подобные тем, которые мы видим на Земле. Но при низких концентрациях кислород производит красное сияние, и, поскольку у этих спутников очень тонкая атмосфера, они показывают сияния, которые в 15 раз более красные, чем зеленые.

А на Ио, где из вулканов исходят шлейфы хлорида натрия и хлорида калия, полярные сияния могут иметь желто-оранжевый цвет.

«Яркость различных цветов полярного сияния говорит нам, из чего, вероятно, состоят атмосферы этих спутников», — сказал де Клир. «Мы обнаружили, что молекулярный кислород, как и то, чем мы дышим здесь, на Земле, вероятно, является основным компонентом ледяной лунной атмосферы».

Поскольку полярные сияния возникают, когда солнечные частицы взаимодействуют с магнитосферой, можно было бы ожидать, что луне потребуется собственное магнитное поле, чтобы испытать эти явления. Но три рассматриваемых спутника — кроме Ганимеда — не имеют собственных магнитных полей. Однако магнитное поле Юпитера настолько сильное, что его воздействие распространяется на его спутники.

Магнитное поле Юпитера также имеет название, поэтому поле на спутниках меняется по мере вращения планеты, а это означает, что их полярные сияния меняют яркость с течением времени.

Еще одно изменение, которое может произойти с полярными сияниями, – это когда атмосфера нагревается или охлаждается, когда они выходят из тени Юпитера или входят в нее, эффект, который наблюдался на Ио.

«Натрий Ио становится очень слабым в течение 15 минут после входа в тень Юпитера, но требуется несколько часов, чтобы восстановиться после выхода на солнечный свет», — сказал другой ведущий исследователь, Карл Шмидт из Бостонского университета. «Эти новые характеристики действительно полезны для понимания химии атмосферы Ио. Хорошо, что затмения Юпитера предлагают естественный эксперимент, чтобы узнать, как солнечный свет влияет на его атмосферу».

Исследование опубликовано в двух статьях в The Planetary Science Journal.