Ученые обнаружили, что Юпитер использует более сложную систему защиты от солнечного ветра, чем Земля. Данные аппарата Juno показали, что перед основной ударной волной планеты работают дополнительные области плазмы, а сами плазменные волны имеют несколько частот. О том, как Юпитер противостоит потоку частиц от Солнца, — в материале «Известий».

Ударная волна — невидимая граница между солнечным ветром и магнитным полем планеты. Она становится первой линией защиты от потока энергичных частиц, который движется от Солнца с сверхзвуковой скоростью.

На Земле в этой области солнечный ветер замедляется, нагревается, а затем отклоняется вокруг планеты. Благодаря этому поток частиц не достигает атмосферы напрямую.

Исследователи из Университета Айовы изучили данные о головной ударной волне Юпитера, полученные космическим аппаратом Juno. Работа опубликована в журнале Nature Communications (NC). По словам ученых, результаты показали существенные различия между механизмами защиты Юпитера и Земли.

Исследователи обнаружили, что в ударной волне Юпитера присутствуют плазменные волны сразу нескольких частот. Ученые называют такие дополнительные частоты гармониками.

Чем больше частот участвует в работе плазменных волн, тем эффективнее они поглощают воздействие солнечного ветра. Благодаря этому больше частиц потока могут нагреваться и замедляться еще до того, как солнечный ветер пройдет через основную ударную волну.

На Земле ситуация проще: плазменные волны в области ударной волны преимущественно используют одну частоту, которой достаточно для противодействия солнечному ветру.

Джаясри Джозеф, автор исследования

Юпитер нашел собственный способ противостоять солнечному ветру с помощью более сильных плазменных волн с более богатой гармонической структурой. Это важно, потому что при наличии нескольких частот можно нагреть больше частиц в солнечном ветре и замедлить их.

Еще одним отличием Юпитера от Земли оказались дополнительные области, которые исследователи называют ударными волнами-сателлитами (shocklets). Они располагаются перед основной ударной волной планеты и взаимодействуют с солнечным ветром, постепенно замедляя его.

Таким образом, поток частиц встречает не одну границу, а последовательность областей, которые помогают Юпитеру справляться с воздействием солнечного ветра. Ученые подчеркивают: у Земли такой дополнительной системы нет.

Билл Курц, научный сотрудник кафедры физики и астрономии Университета Айовы и соавтор исследования

Земле не нужно предпринимать эти дополнительные шаги для борьбы с солнечным ветром, потому что его воздействие не столь мощное.

Полученные данные позволяют говорить о многоуровневой системе защиты Юпитера: сначала солнечный ветер взаимодействует с ударными волнами-сателлитами, а затем достигает основной ударной волны, где продолжается его замедление и нагрев.

Исследователи считают, что изучение ударной волны Юпитера может помочь лучше понять процессы, происходящие в гораздо более мощных космических ударных волнах. Они возникают, в частности, вокруг остатков сверхновых — объектов, связанных с финальными стадиями жизни звезд.

Джаясри Джозеф

Поскольку еще более мощные ударные волны возникают вокруг астрофизических объектов, таких как остатки сверхновых, ударная волна Юпитера представляет собой расположенную неподалеку природную лабораторию для изучения и понимания того, как природа преобразует огромное количество энергии потока в тепло и энергетические частицы.

Данные для исследования были получены аппаратом Juno в декабре 2024 года. Космический аппарат находится на орбите Юпитера с июля 2016 года. Для сбора информации использовался прибор Juno Waves, разработанный и созданный физиками Университета Айовы.

Исследователи отмечают, что до миссии Juno космические аппараты уже обнаруживали наличие ударных волн у внешних планет, но не могли достаточно подробно измерить сложную структуру плазменных волн в этой области.