Что происходит над облаками Урана?
19 января 2025 года телескоп "Джеймс Вебб" наблюдал за Ураном в течение почти полного оборота планеты – около 15 часов. Для этого использовался спектрограф NIRSpec в режиме интегрального поля, который позволил фиксировать слабое инфракрасное излучение молекул на значительной высоте над облачным слоем планеты, пишет Space.com.
Смотрите также Единственные снимки солнечного затмения 17 февраля сделали из космоса, и они эпические
Международная команда ученых во главе с Паолой Тиранти из университета Нортумбрия в Великобритании впервые получила вертикальные профили температуры, объемной плотности и общей эмиссии ионов водорода в верхней атмосфере Урана на высотах до 5 000 километров над уровнем облаков, в слое, называемом ионосферой. Именно там атмосфера становится ионизированной и тесно взаимодействует с магнитным полем планеты.
- Оказалось, что температура ионосферы достигает максимума на высоте от 3 000 до 4 000 километров. Этот показатель остается относительно стабильным на всех долготах планеты.
- Зато пик плотности ионов зафиксирован значительно ниже – около 1 000 километров.
- Средневзвешенная температура атмосферы составляет 426 ± 2 кельвина (около 150 градусов Цельсия), пишет ESA. Это подтверждает давно известную, но тревожную тенденцию – Уран постепенно остывает по меньшей мере с начала 1990-х годов.
Причины этого охлаждения до сих пор обсуждают в научном сообществе: одни исследователи связывают этот процесс со снижением силы напора солнечного ветра, другие с этим не согласны.
Коллаж Урана, где видны "пятна" полярных сияний / Фото ESA/Webb, NASA, CSA, STScI, P. Tiranti, H. Melin, M. Zamani (ESA/Webb)
Одним из самых интересных открытий стало обнаружение двух ярких полярных сияний вблизи магнитных полюсов Урана. Между ними ученые обнаружили странную "темную" зону, где излучение и плотность ионов заметно снижаются. Подобный эффект наблюдали ранее на Юпитере, где он связывается с особенностями топологии магнитного поля.
На Уране этот феномен, вероятнее всего, тоже обусловлен необычной геометрией магнитного поля планеты, ведь оно наклонено относительно оси вращения и смещено от центра, что делает взаимодействие атмосферы с окружающим космическим пространством чрезвычайно сложным и динамичным.
Смотрите анимацию перемещения полярных сияний по всей атмосфере планеты в течение местных суток: видео
Важно, что измеренная учеными плотность ионов оказалась на порядок ниже, чем предполагали ранее разработанные компьютерные модели. Исследователи предполагают несколько возможных объяснений: в частности, существующие модели могли переоценивать вибрационную возбужденность молекул водорода в холодной термосфере Урана, а наклоненное магнитное поле планеты затрудняет вертикальный перенос плазмы, уменьшая концентрацию ионов по сравнению с прогнозируемыми значениями.
Эти измерения являются самой детальной характеристикой инфракрасной верхней атмосферы Урана за всю историю наблюдений. Предыдущие данные об ионосфере планеты были получены еще аппаратом Voyager 2 во время его пролета в 1986 году.
Новые же результаты не только дополняют наше понимание Урана, но и будут служить важными ориентирами для будущих миссий к ледяным гигантам, таких как запланированная флагманская миссия NASA к Урану с орбитальным аппаратом и атмосферным зондом. Ученые также отмечают, что эти данные могут углубить понимание природы экзопланет за пределами Солнечной системы, напоминающих по размерам ледяные гиганты.
Результаты этого наблюдения опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.