NASA bada niewidoczne bąble magnetyczne w zewnętrznych obszarach Układu Słonecznego

Przestrzeń kosmiczna może wydawać się pusta, ale w rzeczywistości jest ona dynamicznym miejscem wypełnionym niemal niewidoczną materią i zdominowanym przez siły, szczególe te powstałe w polach magnetycznych. Magnetosfery czyli pola magnetyczne wokół większości planet można spotkać w całym Układzie Słonecznym. To właśnie one odchylają wysokoenergetyczne cząstki emitowane przez Słońce lub pochodzące z przestrzeni międzygwiezdnej. Wraz z atmosferami, chronią one powierzchnie planet przed tym szkodliwym promieniowaniem.

Jednak nie wszystkie magnetosfery są sobie równe: Wenus i Mars nie mają w ogóle magnetosfer, podczas gdy pozostałe planety – i jeden księżyc – posiadają własne i istotnie różniące się od siebie.

NASA wysłała w przestrzeń kosmiczną całą flotę sond, których zadaniem było badanie planet naszego układu planetarnego. Wiele z nich przesłało na Ziemię cenne informacje o ich magnetosferach. Sondy Voyager zmierzyły pola magnetyczne planet podróżując przez cały Układ Słoneczny odkrywając po raz pierwszy pola magnetyczne Urana i Neptuna. Inne sondy planetarne takie jak Galileo, Cassini, Juno i wiele sond krążących wokół Ziemi dostarczyły obserwacji, które pozwoliły na pełne zrozumienie w jaki sposób planety tworzą swoje magnetosfery i w jaki sposób oddziałują one z dynamicznym otoczeniem kosmicznym.

Ziemia

Ziemska magnetosfera wytwarzana jest przez bezustannie przemieszczający się ciekły metal wewnątrz Ziemi. To niewidoczne pole wokół naszej planety ma zaokrąglony kształt z jednej, a wydłużony ogon z drugiej, przeciwnej do Słońca strony. Istotny wpływ na kształt magnetosfery ma niemal bezustanny przepływ wiatru słonecznego oraz pole magnetyczne Słońca.

Animacja przedstawiająca Merkurego. Źródło: NASA Goddard Space Flight Center / Joy Ng

Ziemska magnetosfera tak jak i inne odchylają naładowane cząsteczki w kierunku od planety – ale także przechwytują energetyczne cząstki w tak zwanych pasach radiacyjnych. Za zorze polarne odpowiadają cząstki wpadające w atmosferę zazwyczaj niedaleko biegunów magnetycznych planety.

Możliwe, że magnetosfera Ziemi była kluczowa dla rozwoju na powierzchni warunków sprzyjających powstaniu życia, dlatego też wiedza o magnetosferach innych planet i księżyców jest istotna dla określenia czy mogło na nich powstać życie.

Merkury

Merkury ze swoim dużym jądrem bogatym w żelazo charakteryzuje się polem magnetycznym stokrotnie słabszym od ziemskiego. Uważa się, że magnetosfera tej planety sprężona jest przez intensywny wiatr słoneczny, który ogranicza jej zakres. Sonda MESSENGER odegrała istotną rolę w zrozumieniu magnetosfery tego niewielkiego skalistego sąsiada Ziemi.

Jowisz

Po Słońcu to Jowisz ma najsilniejsze i największe pole magnetyczne w Układzie Słonecznym – rozciąga się ono na niemal 20 milionów kilometrów ze wschodu na zachód – to niemal 15 średnic Słońca (ziemska magnetosfera z łatwością zmieściłaby się wewnątrz Słońca – poza swoim wydłużonym ogonem). Jowisz nie ma stopionego metalowego jądra, zamiast tego jego ple magnetyczne wytwarzane jest przez jądro sprężonego ciekłego metalicznego wodoru.

Jeden z księżyców Jowisza – Io – charakteryzuje się silną aktywnością wulkaniczną, która dostarcza cząstek do magnetosfery Jowisza. Owe cząstki tworzą intensywne pasy radiacyjne i zorze wokół Jowisza.

Ganimedes, największy księżyc Jowisza także posiada swoje własne pole magnetyczne i magnetosferę – jest to jedyny taki księżyc w Układzie Słonecznym. Jego słabe pole zanurzone w potężnej otoczce Jowisza nieznacznie wpływa na pole magnetyczne planey.

Saturn

Potężny układ pierścieni Saturna istotnie wpływa na kształt jego magnetosfery. Dzieje się tak ponieważ tlen i cząsteczki wody odparowywane z pierścieni rozsiewają cząstki po całej przestrzeni wokół planety. Niektóre księżyce Saturna wyłapują takie cząstki wyciągając je z magnetosfery Saturna, aczkolwiek te z aktywnymi gejzerami (np. Enceladus) emitują więcej materii niż przyjmują.

Uran

O istnieniu magnetosfery Urana nie wiedzieliśmy aż do 1986 roku, kiedy dane z przelotu sondy Voyager 2 w pobliżu planety odkryły przed nami słabą emisję radiową, a sama sonda bezpośrednio zmierzyła pole magnetyczne planety. Pole magnetyczne i oś rotacji Urana są ustawione względem siebie pod kątem 59 stopni – to zupełnie inaczej niż na Ziemi gdzie pole magnetyczne i oś rotacji są ustawione w niemal identycznie. Co więcej, pole magnetyczne w tym przypadku nie przechodzi bezpośrednio przez środek planety, dlatego natężenie pola magnetycznego jest bardzo zróżnicowane na powierzchni. To przesunięcie sprawia, że ogon magnetyczny Urana układa się w długi korkociąg.

Neptun

Sonda Voyager 2 w 1989 roku odwiedziła także Neptuna. Jego magnetosfera odchylona jest od osi rotacji, ale tylko o 47  stopni. Podobnie do Urana, natężenie pola magnetycznego na powierzchni jest bardzo nierównomierne. Oznacza to, że na powierzchni planety mogą pojawiać się na całej planecie – nie tylko w pobliżu biegunów jak to ma miejsce na Ziemi, Jowiszu i Saturnie.

Dalej…

Poza Układem Słonecznym zorze, które wskazują na obecność magnetosfery, zostały dostrzeżone na brązowych karłach – obiektach większych od planet ale mniejszych od gwiazd. Istnieją także dowody wskazujące na to, że niektóre gigantyczne egzoplanety także mają magnetosfery, ale tutaj czekamy jeszcze na ostateczne dowody. Rozszerzanie naszej wiedzy o magnetosferach planet Układu Słonecznego pozwoli nam pewnego dnia zidentyfikować magnetosfery bardziej odległych planet.

Źródło: NASA Goddard Space Flight Center

Komentarze

comments