Новые наблюдения, полученные с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST), предоставили наиболее детальное на сегодняшний день изображение верхних слоев атмосферы Урана, выявив удивительно неравномерную и более холодную ионосферу, чем считалось ранее. Это открытие, опубликованное в Geophysical Research Letters, дает беспрецедентное представление о странных полярных сияниях ледяного гиганта и влиянии его сильно наклоненного магнитного поля.
Составление карты невидимого слоя Урана
Десятилетиями ученые полагались на косвенные измерения для оценки условий в верхних слоях атмосферы Урана. Инфракрасные наблюдения JWST теперь позволили провести трехмерное сканирование ионосферы планеты, отслеживая слабое свечение тригидридных катионов — заряженных молекул, образующихся в результате взаимодействия солнечного света и космических частиц с атмосферой. Это свечение меняется в зависимости от температуры и плотности, выступая в качестве естественного индикатора структуры атмосферы.
Неожиданные открытия
Данные показывают, что верхняя атмосфера Урана слабее, чем предсказывали ранние модели. Более того, температура неожиданно низкая и, по-видимому, продолжает снижаться — тенденция, наблюдаемая в течение последних трех десятилетий. Этот охлаждающий эффект имеет большое значение, поскольку температура атмосферы влияет на то, как энергия перемещается по планете.
Роль уникального магнитного поля Урана
Уран вращается на боку, что приводит к экстремальным сезонным сдвигам, при которых каждый полюс обращен к Солнцу в течение 21-летнего периода. Эта странная ротация также приводит к смещенному магнитному полю, не похожему ни на одно другое в нашей Солнечной системе. Наблюдения JWST зафиксировали яркие полярные сияния вблизи полюсов, подобные тем, что наблюдаются на Юпитере, но также выявили участки с различной заряженной активностью из-за сложной магнитной геометрии планеты.
«Магнитосфера Урана — одна из самых странных в Солнечной системе… Она наклонена и смещена от оси вращения планеты, что означает, что ее полярные сияния охватывают поверхность сложным образом».
– Паола Тиранти, Университет Нортумбрии
Последствия для исследований экзопланет
Понимание атмосферы Урана важно не только для изучения этого далекого мира; оно предоставляет важный ориентир для изучения экзопланет. Обнаружив тысячи газовых гигантов вокруг других звезд, знание того, как энергия, температура и заряженные частицы ведут себя в подобной планетной среде, повысит нашу способность интерпретировать наблюдения этих далеких миров. Новые данные JWST предоставляют реальный шаблон для понимания атмосферной динамики ледяных гигантов в других частях галактики.
Эти наблюдения знаменуют собой сдвиг в нашем понимании Урана, превращая его из бесцветной голубой сферы в динамичную планету со сложными атмосферными процессами. Продолжающийся анализ данных продолжит уточнять наше понимание этого уникального мира и его места в более широком контексте планетарной науки.
