Jak działa magnetosfera Jowisza

Astronomowie znaleźli dowody na istnienie dżetów na Jowiszu. Odkrycie dostarcza nowych informacji na temat tego, jaka jest magnetosfera gazowego olbrzyma.

Plazma wokół gazowej planety

.Dowody na to, że na Jowiszu pojawiają się dżety – strumienie plazmy wyrzucanej z biegunów galaktyk, gwiazd lub planet – znaleźli naukowcy z Harbin Institute of Technology w Shenzhen (Chiny). Wyniki ich badań opublikowano w magazynie „Nature Communications”.

Jowisz, piąta od Słońca i największa planeta Układu Słonecznego, ma masę tysiąc razy mniejszą od masy naszej gwiazdy, ale 2,5 razy większą od masy wszystkich pozostałych planet wokół niej krążących. Magnetosfera Jowisza – 20 tys. razy silniejsza od ziemskiej – od kilku lat zaskakuje naukowców. W ubiegłym roku astronomowie odkryli gigantyczne wiry powstające tam gdzie spotyka się magnetosfera z wiatrem słonecznym (strumienia plazmy wyrzucanej ze Słońca) wcześniej zauważyli bardzo intensywne zorze polarne widoczne w promieniach rentgenowskich i to, że pole magnetyczne Jowisza ma niespotykany, nieregularny wzór.

W najnowszym badaniu chińscy naukowcy stwierdzili występowanie na odległym globie dżetów. Te strumienie plazmy powstają, gdy wiatr słoneczny zderza się z łukową falą uderzeniową (ang. bow shock), utworzoną przez magnetosferę. Oznacza to, że chociaż Jowisz jest oddalony od Słońca o 778 milionów km (to ok. 5,2 razy więcej niż odległość od Ziemi do naszej gwiazdy), nasza gwiazda ma na gazową planetę duży wpływ.

Magnetosfera Jowisza i tajemnica powstawania dżetów

.Wnioski takie zespół badaczy z Harbin Institute of Technology wysnuł na podstawie danych z Voyagera 2, sondy wysłanej w kosmos w 1977 r. Pierwsze fotografie Jowisza sonda zaczęła wykonywać 24 kwietnia 1979 r., a 2 lipca dotarła do jego magnetosfery. 5 sierpnia Voyager 2 zakończył ten etap misji i wszedł na orbitę hiperboliczną w kierunku Saturna. Później sonda wykonywała jeszcze obserwacje Saturna, Urana i Neptuna, zanim 1 stycznia 1990 r. NASA oficjalnie zmieniła nazwę jej programu na Misję Międzygwiezdną.

Teraz w danych zebranych przez Voyagera 2 przed 45 laty naukowcy znaleźli dowody na istnienie strumieni plazmy pochodzących z magnetosfery Jowisza. Astronomowie zauważyli je wcześniej na Marsie i Ziemi, weryfikują jeszcze kwestię ich istnienia na Merkurym.

Chao Shen, astrofizyk z Harbin Institute of Technology i współautor badania, tłumaczył, że kiedy Voyager 2 wszedł w magnetosferę Jowisza, zmierzył tam m.in. wzrost liczby protonów, który świadczy o występowaniu dżetów. Nie dostrzegły ich inne sondy krążące wokół Jowisza, np. Galileo lub Juno, ponieważ – jak uważają badacze – znajdowały się one zbyt blisko planety.

„Nasze odkrycie jest ważne, bo może pomóc zrozumieć, w jaki sposób różne struktury i procesy zachodzące na gazowym olbrzymie – oraz na Ziemi – są ze sobą powiązane” – powiedział Shen. I dodał, że szczegółowy proces formowania się dżetów nadal jest dla badaczy niejasny. Teraz jego zespół będzie poszukiwał w materiałach dostarczonych przez sondy kosmiczne kolejnych danych wskazujących na występowanie strumieni plazmy na Jowiszu, by rozwiązać ich tajemnicę.

Nie tylko planety – o znaczeniu badań nad asteroidami

.Mniejsze obiekty, obecne w naszej przestrzeni kosmicznej są równie ważne dla naukowców, zajmujących się galaktycznymi odkryciami. O tym, jak ważne jest etyczne badanie i korzystanie z zasobów, które mogą przynosić z sobą asteroidy pisze na łamach Wszystko co Najważniejsze Guy CONSOLMAGNO, amerykański planetolog, astronom, popularyzator nauki i jezuita.

Jak opisuje autor, badania nad asteroidami często motywuje chęć uniknięcia zderzeń z nimi. wiemy, że trajektorie niektórych asteroid od czasu do czasu ulegają zaburzeniu, gdy przecinają orbitę Ziemi, a ich pewna część może stanowić zagrożenie dla mieszkańców naszego globu. Zdarzenia te nie ograniczają się do takich jak to, które prawdopodobnie spowodowało wymarcie dinozaurów 65 milionów lat temu. Nasze najlepsze szacunki sugerują obecnie, że tak ogromne uderzenia mają miejsce tylko raz na sto milionów lat. Ale mniejsze, bardziej powszechne zdarzenia również mogą mieć istotny wpływ na życie na Ziemi.

„Zaledwie 50 000 lat temu w powierzchnię Ziemi uderzył meteoryt, który pozostawił po sobie Krater Meteorytowy w Arizonie. Jego uderzenie było równoważne wybuchowi jądrowemu o mocy 10 megaton. Siła fali uderzeniowej musiała spowodować zniszczenia w promieniu ok. 40 km od miejsca uderzenia. Zderzenia o takiej skali są stosunkowo rzadkie, ale te mniejsze również mogą mieć poważne skutki” – zaznacza ekspert.

Istnieje jednak jeszcze jedna motywacja badania składu i struktury asteroid. W ciągu kilku następnych dziesięcioleci asteroidy mogą stać się nowymi źródłami zasobów naturalnych. W ostatnich miesiącach 2018 r. dwie oddzielne sondy kosmiczne, jedna japońskiej agencji kosmicznej JAXA, a druga amerykańskiej NASA, dotarły do asteroid, których niewielkie rozmiary i bliskie Ziemi orbity sprawiają, że są one ciałami niebieskimi, które mogą posłużyć jako źródła minerałów w nieodległej przyszłości. Obie misje mają na celu powrót sond na Ziemię po pozyskaniu niewielkich próbek tych ciał do badań naukowych.

„Istnieje już technologia eksploatacji tych obiektów – na razie na małą skalę. Pozyskanie tych zasobów stwarza zarówno możliwości, jak i zagrożenia, z których społeczeństwo powinno zdawać sobie sprawę” – pisze Guy CONSOLMAGNO.

Dodaje on, że jednym z wyjątkowych aspektów nauki o asteroidach jest fakt, że posiadamy tysiące fizycznych próbek asteroid w naszych ziemskich kolekcjach meteorytów, dostępnych do badań chemicznych i fizycznych w naszych laboratoriach. Na podstawie takich badań możemy wysuwać konkretne twierdzenia na temat składu i struktury fizycznej asteroid.

„Znajomość fizycznego składu meteorytów jest niezbędna do zrozumienia fizycznej ewolucji planet. Ale daje nam to również nowe narzędzie do zupełnie innego rodzaju poszukiwań. Podczas gdy kolor asteroidy charakteryzuje tylko jej powierzchnię, to masowe właściwości fizyczne, takie jak gęstość, pozwalają nam na zbadanie zawartości całego ciała. Kiedy porównamy gęstości zbadanych przez nas meteorytów z gęstościami asteroid, stwierdzimy, że tak jak meteoryty węglowe są bardziej porowate i mniej gęste niż zwykłe meteoryty, tak samo asteroidy typu C są regularnie mniej gęste niż asteroidy typu S. Ale w obu przypadkach asteroidy są ok. 25–50 proc. mniej gęste niż materiał meteorytowy” – zaznacza autor.

Najważniejszymi zasobami asteroid zapewne są woda i tlen, których użyteczność jest oczywista nie tylko ze względu na możliwość podtrzymywania życia człowieka w przestrzeni kosmicznej, ale także ze względu na możliwość produkcji paliw rakietowych, co pozwoli na eksplorację kosmosu na większą skalę. Paliw, które w przeciwnym razie musiałyby być transportowane z powierzchni Ziemi przy ogromnych kosztach i niskiej efektywności takiego rozwiązania.