Zagadka dziwnego pola magnetycznego Urana. Dane z sondy Voyager II wprowadziły badaczy w błąd

Kiedy sonda kosmiczna Voyager II przeleciała obok Urana w 1986 roku, zebrała dane, które ukształtowały wiedzę na temat tej planety. Z danych wynikało, że magnetosfera planety jest nieregularnym bałaganem, niepodobnym do niczego innego w Układzie Słonecznym. To wpłynęło na sposób, w jaki przez blisko cztery dekady postrzegaliśmy Urana.

W niedawnych badaniach naukowcy jeszcze raz rzucili okiem w stare dane. Według nich dziwactwa w danych wynikają z tego, że sonda uchwyciła Urana w szczególnym momencie, tuż po tym, jak w planetę uderzył silny strumień plazmy wyemitowany ze Słońca, który skompresował magnetosferę. Wyniki oraz opis prac ukazały się na łamach pisma "Nature Astronomy".

Uran

Uran jest siódmą planetą w naszym Układzie Słonecznym. Jest także trzecią planetą pod względem wielkości i czwartą pod względem masy. Posiada system pierścieni oraz 28 znanych nam księżyców. Razem z Neptunem zaliczany jest do tzw. lodowych olbrzymów. To ze względu na to, że atmosfery tych planet składają się przede wszystkim z wodoru i helu i zawierają więcej zamrożonych substancji lotnych niż większe gazowe olbrzymy – Jowisz i Saturn.

W naszym systemie planetarnym planety rotują wokół własnej osi w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Ale nie Uran. Kierunek jego obrotu jest zgodny z ruchem wskazówek zegara. Co więcej, oś obrotu Urana jest inna niż u innych planet Układu Słonecznego. Planeta ta obraca się, jakby leżała na boku. Jej bieguny leżą tam, gdzie większość planet w Układzie Słonecznym ma równik.

Badacze uważają, że jest to wynikiem kolizji sprzed czterech miliardów lat z dużym obiektem – najprawdopodobniej młodą protoplanetą składającą się ze skał i lodu. Dwa lata temu pojawiła się inna koncepcja próbująca wyjaśnić dziwną oś obrotu planety. Według niej odpowiadają za to księżyce Urana.

Ale to nie jedyne osobliwości Urana. Dostarczone przez sondę Voyager II dane o polu magnetycznym planety przeczyły temu, co przez lata ustalili naukowcy na temat funkcjonowania magnetosfery. Od tamtego czasu Uran zyskał reputację największego dziwaka w Układzie Słonecznym. Ale naukowcy w niedawnych pracach znaleźli proste wytłumaczenie tej zagadki.

Pole magnetyczne tworzy bańkę w przestrzeni, zwaną magnetosferą, która działa jak bufor dla ciągłego przepływu cząstek wyrzucanych przez Słońce jako wiatr słoneczny. Ziemska magnetosfera umożliwiła powstanie i rozwój życia, chroni atmosferę przed wiatrem słonecznym i innymi naładowanymi cząstkami. Uważa się, że pole magnetyczne jest generowane przez prądy w ciekłym jądrze naszej planety. Obserwacje Układu Słonecznego wykazały, że niektóre inne planety również mają magnetosfery, chociaż mechanizm ich powstania mogą nie być takie same, jak na Ziemi.

Z dany przesłanych przez Voyagera II wynikało, że wewnątrz magnetosfery Urana znajdowały się pasy promieniowania elektronowego o intensywności ustępującej jedynie pasom promieniowania Jowisza. Ale nie było żadnego źródła naelektryzowanych cząstek, które mogłyby zasilać te aktywne pasy. Co więcej, magnetosfera wydawała się być asymetryczna, natężenie pola magnetycznego na półkuli północnej było znacznie silniejsze niż na półkuli południowej, a magnetosfera była prawie pozbawiona plazmy. Brak plazmy zastanawiał naukowców, bo wiedzieli, że pięć głównych księżyców Urana w bańce magnetycznej powinno wytwarzać jony wody, tak jak lodowe księżyce wokół innych zewnętrznych planet.

Jak wynika z niedawnej analizy zebranych przez sondę Voyager II danych, na kilka dni przed historycznym przelotem w Urana uderzył silny strumień plazmy wyemitowany przez Słońce, czyli wiatr słoneczny. To skompresowało magnetosferę Urana do zaledwie jednej piątej jej zwykłego rozmiaru.

– Gdyby Voyager II przybył zaledwie kilka dni wcześniej, zaobserwowałby zupełnie inną magnetosferę Urana – powiedział Jamie Jasinski z Jet Propulsion Laboratory (JPL), główny autor publikacji. Dodał, że sonda zebrała dane w wyjątkowych warunkach, które występują bardzo rzadko, tylko przez około 4 proc. czasu.

Gdy wiatr ze Słońca uderzył i sprężył magnetosferę, wyparł plazmę z układu. Wydarzenie to również na krótko nasiliło dynamikę magnetosfery i wzmocniło pasy promieniowania, dodając wysokoenergetyczne cząstki ze Słońca.

– Magnetosfera zmierzona przez Voyagera II była tylko migawką w czasie – powiedziała Linda Spilker z JPL. – Nowa praca wyjaśnia niektóre z pozornych sprzeczności i ponownie zmienia nasze spojrzenie na Urana – dodała.

Źródło: NASA, New Scientist