Космический телескоп «Джеймс Уэбб» впервые успешно обнаружил полярные сияния на Нептуне, завершив работу, которую зонд «Вояджер-2» НАСА начал несколько десятилетий назад.
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» впервые обнаружил инфракрасное полярное сияние на Нептуне. На этом цветном изображении полярное сияние показано голубым цветом. (Изображение предоставлено: NASA, ESA, CSA, STScI, Хайди Хаммел (AURA), Хенрик Мелин (Нортумбрийский университет), Ли Флетчер (Лестерский университет), Стефани Милам (NASA-GSFC))
Новые снимки космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) впервые запечатлели полярные сияния на Нептуне.
Согласно исследованию, опубликованному 26 марта в журнале Nature, телескоп обнаружил инфракрасные полярные сияния, которые создают экзотические молекулы, известные как триводородные катионы. Более 30 лет назад учёные обнаружили полярные сияния на Юпитере, Сатурне и Уране, но до сих пор не удавалось обнаружить полярные сияния на Нептуне.
Полярные сияния образуются, когда энергичные заряженные частицы с Солнца попадают в магнитное поле планеты. Поле направляет частицы к магнитным полюсам планеты, где они сталкиваются с молекулами атмосферы и ионизируют их, заставляя светиться.
В отличие от полярных сияний на Земле, которые возникают на крайних северных и южных широтах вблизи Северного и Южного полюсов нашей планеты, полярные сияния на Нептуне появляются вблизи средних широт планеты. Это связано с тем, что магнитное поле Нептуна наклонено на 47 градусов относительно оси вращения, поэтому магнитные полюса планеты находятся между географическими полюсами и экватором — примерно там, где на Земле находилась бы Южная Америка.
И в отличие от северного сияния, полярные сияния Нептуна не видны невооружённым глазом.
«Оказывается, получить изображение полярных сияний на Нептуне было возможно только благодаря чувствительности «Уэбба» в ближнем инфракрасном диапазоне», — Хенрик Мелин, планетолог из Нортумбрийского университета в Великобритании, сказал в заявлении. «Было так удивительно не просто увидеть полярные сияния, но и то, что их детализация и чёткость меня просто поразили».
Завершение работы "Вояджера"
В июне 2023 года исследователи использовали спектрограф ближнего инфракрасного диапазона JWST для поиска катиона тригидрогена (H3+), признака полярной активности в богатых водородом атмосферах газовых гигантов Солнечной системы. Зонд "Вояджер-2" НАСА пролетел мимо Нептуна в 1989 году, но у него не было необходимого оборудования для обнаружения катиона. С тех пор учёные, работающие на наземных установках, таких как гавайский телескоп «Кеплер» и инфракрасный телескоп НАСА, безуспешно искали эту молекулу в атмосфере Нептуна, несмотря на прогнозы, что она должна там присутствовать.
На этот раз JWST обнаружил H3+, но исследователи также отметили неожиданные изменения в атмосфере Нептуна. «Я был поражён — верхние слои атмосферы Нептуна остыли на несколько сотен градусов [после пролёта «Вояджера»]», — говорится в заявлении Мелина. «На самом деле, температура в 2023 году была чуть выше половины температуры в 1989 году».
Эти низкие температуры могли стать причиной того, что учёные до сих пор не обнаружили H3+ на Нептуне. При низких температурах полярные сияния выглядят гораздо слабее, и свет, отражающийся от облаков Нептуна, мог их заглушить, считают исследователи.
«Заглядывая в будущее и мечтая о будущих миссиях на Уран и Нептун, мы теперь знаем, насколько важно иметь приборы, настроенные на длины волн инфракрасного света, чтобы продолжать изучать полярные сияния», — говорится в заявлении соавтора исследования Ли Флетчера, планетолога из Лестерского университета в Великобритании. «Эта обсерватория наконец-то открыла окно в эту последнюю, ранее скрытую ионосферу планет-гигантов».