Прямые доказательства импульсивных инъекций электронов на Меркурий, связанных с суббурей
BepiColombo, совместная миссия Европейского космического агентства (ESA) и Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA), показала, как электроны, падающие дождем на поверхность Меркурия, могут вызывать высокоэнергетические полярные сияния. Миссия, которая с 2018 года находится на пути к самой внутренней планете Солнечной системы, успешно осуществила свой первый пролет вокруг Меркурия 1 октября 2021 года. Международная группа исследователей проанализировала данные трех инструментов BepiColombo во время встречи. Результаты этого исследования были опубликованы в Nature Communications.
Художественное изображение миссии ESA/JAXA BepiColombo, летящей сквозь высыпающиеся электроны, которые могут вызывать рентгеновские полярные сияния на поверхности Меркурия.
Предоставлено: Тибо Роджер/Europlanet.
Земные полярные сияния генерируются взаимодействием между солнечным ветром, потоком заряженных частиц, испускаемых Солнцем, и электрически заряженным верхним слоем земной атмосферы, называемым ионосферой. Поскольку у Меркурия очень тонкая атмосфера, называемая экзосферой, его полярные сияния генерируются солнечным ветром, непосредственно взаимодействующим с поверхностью планеты.
Миссия BepiColombo состоит из двух космических кораблей: Mercury Planetary Orbiter (MPO), управляемого ЕКА, и Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO, названного Mio после запуска) под управлением JAXA, которые в настоящее время находятся в пристыкованной конфигурации для семилетнего полета к конечной орбите. Во время своего первого пролета над Меркурием Bepicolombo пролетел всего в 200 километрах над поверхностью планеты. Наблюдения с помощью плазменных приборов на борту Мио позволили впервые одновременно наблюдать различные виды заряженных частиц солнечного ветра в окрестностях Меркурия.
Ведущий автор Саэ Айзава из Института исследований в области астрофизики и планетологии (IRAP), в настоящее время работающего в Институте космических и астронавтических наук JAXA (ISAS) и Пизанском университете в Италии, сказал: «Впервые мы стали свидетелями того, как электроны ускоряются в магнитосфере Меркурия и высыпаются на поверхность планеты. Хотя магнитосфера Меркурия намного меньше земной и имеет другую структуру и динамику, у нас есть подтверждение того, что механизм, порождающий полярные сияния, одинаков во всей Солнечной системе».
Во время пролета BepiColombo подошел к Меркурию с ночной стороны северного полушария и максимально приблизился к утренней стороне южного полушария. Он наблюдал за магнитосферой на дневной стороне южного полушария, а затем вышел из магнитосферы обратно в солнечный ветер. Его приборы успешно наблюдали структуру и границы магнитосферы, в том числе магнитопаузу и головную ударную волну. Данные также показали, что магнитосфера находилась в необычно сжатом состоянии, скорее всего, из-за условий высокого давления в солнечном ветре.
Ускорение электронов, по-видимому, происходит из-за плазменных процессов в утренней части магнитосферы Меркурия. Высокоэнергетические электроны транспортируются из области хвоста к планете, где они в конечном итоге падают на поверхность Меркурия. Не сдерживаемые атмосферой, они взаимодействуют с материалом на поверхности и вызывают испускание рентгеновских лучей, что приводит к полярному сиянию. Хотя полярные сияния на Меркурии наблюдались и ранее с помощью миссии НАСА MESSENGER, процессы, вызывающие рентгеновскую флуоресценцию поверхности, до сих пор не были хорошо поняты и не наблюдались непосредственно.
