Saulės sistemos „ledo milžinai“ – Uranas ir Neptūnas – išlieka mažiausiai ištirtos planetos, skriejančios aplink mūsų Žvaigždę.
Dėl didžiulio atstumo iki Žemės pirmasis zondas, kada nors tyrinėjęs šias planetas, buvo „Voyager 2“. Tai iki šiol vienintelė misija, atlikusi praskridimą pro šias tolimas pasaulių sistemas.
Netikėtas atradimas prie Urano
Šio zondo surinkti duomenys atskleidė daugybę mįslių apie abi planetas, jų palydovus ir kitas savybes. Pavyzdžiui, praskrendant pro Uraną, „Voyager 2“ užfiksavo daug stipresnį, nei tikėtasi, didelės energijos elektronų žiedą.
Nuo to laiko mokslininkai ištyrė tūkstančius už Saulės sistemos ribų esančių dujinių milžinų ir, lygindami juos su Uranu, tik dar labiau sustiprino klausimą, kaip Uranas gali palaikyti tokį stiprų užstrigusios elektronų radiacijos lygį.
Nauja hipotezė: lemiamas buvo Saulės vėjas
Neseniai atliktame tyrime Pietvakarių tyrimų instituto (SwRI) mokslininkai pateikė hipotezę, kad „Voyager 2“ užfiksuoti duomenys galėjo būti nulemti ypatingos Saulės vėjo struktūros.
Panašiai kaip Žemėje vyksta procesai, kuriuos sukelia stiprios Saulės vėjo audros, mokslininkai mano, kad tuo metu pro Uraną skrido vadinamoji „kartu su Saule besisukanti sąveikos sritis“ (angl. co-rotating interaction region), ir būtent su ja sutapo istorinė „Voyager 2“ misijos praskridimo data.
Tyrimo autoriai ir publikacija
Tyrimo vadovas – dr. Robertas C. Allenas, kosmoso fizikas ir SwRI Kosmoso mokslų skyriaus vyriausiasis mokslininkas. Jam talkino SwRI vyriausioji mokslininkė Sarah Vines ir vyresnysis programų vadovas George’as C. Ho.
Jų straipsnis „Solving the mystery of the electron radiation belt at Uranus: Leveraging knowledge of Earth’s radiation belts in a re-examination of Voyager 2 observations“ („Urano elektronų radiacijos žiedo mįslės įminimas: Žemės radiacijos žiedų pažinimo pritaikymas iš naujo analizuojant „Voyager 2“ duomenis“) neseniai buvo publikuotas žurnale Geophysical Research Letters.
Vieninteliai tiesioginiai matavimai per 40 metų
Iki šiol „Voyager 2“ yra vienintelis zondas, atlikęs tiesioginius Urano radiacijos aplinkos matavimus. Būtent šių duomenų pagrindu ilgą laiką manyta, kad Uranas turi silpnesnį jonų radiacijos žiedą ir neįprastai intensyvų elektronų radiacijos žiedą.
Tačiau pakartotinai išanalizavusi šiuos duomenis, tyrėjų komanda pastebėjo užuominų, kad stebėjimai galėjo būti atlikti ne įprastomis, o sutrikusio Saulės vėjo sąlygomis. Vietoje „normalios“ aplinkos jie siūlo scenarijų, kad praskridimas įvyko tuo metu, kai pro sistemą keliavo trumpalaikis Saulės vėjo reiškinys.
Mokslininkų teigimu, būtent šis reiškinys sukėlė stipriausias aukšto dažnio bangas, kokias tik buvo užfiksavusi „Voyager 2“ misija. Tuomet manyta, kad tokios bangos išsklaido elektronus, kurie turėtų būti prarandami nukrypstant į Urano atmosferą.
Naujas požiūris į bangų vaidmenį
Vėlesni tyrimai parodė, kad tam tikromis sąlygomis šios bangos gali ne tik išsklaidyti, bet ir spartinti elektronus, suteikdamos papildomos energijos visai planetinei sistemai. Remdamasi šia nauja samprata, komanda palygino „Voyager 2“ stebėjimus su panašiais reiškiniais, stebėtais Žemėje, ir aptiko reikšmingų panašumų.
„Mokslas labai pažengė nuo „Voyager 2“ praskridimo. Nusprendėme iš naujo pažvelgti į duomenis, taikydami lyginamąjį metodą: „Voyager 2“ matavimus sugretinome su Žemės stebėjimais, kuriuos sukaupėme per vėlesnius dešimtmečius“, – sakė dr. Allenas SwRI pranešime spaudai.
„2019 m. Žemę pasiekė vienas iš tokių įvykių, sukėlęs milžinišką radiacijos žiedo elektronų spartėjimą“, – pridūrė dr. Vines.
„Jei panašus mechanizmas būtų veikęs ir Urano sistemoje, tai paaiškintų, kodėl „Voyager 2“ užfiksavo tiek daug netikėtos papildomos energijos.“
Reikšmė Urano ir Neptūno tyrimams
Lyginamasis požiūris leidžia manyti, kad Saulės vėjo ir Urano magnetosferos sąveika galėjo sukelti stiprias aukšto dažnio bangas, galinčias spartinti elektronus iki greičių, artimų šviesos greičiui.
Kartu tai kelia daugybę naujų klausimų apie fundamentalią šių intensyvių bangų fiziką ir tikslią įvykių seką, kuri lėmė tokius neįprastus matavimus.
„Tai dar viena rimta priežastis siųsti specialią misiją į Uraną. Mūsų rezultatai svarbūs ir panašioms sistemoms, pavyzdžiui, Neptūnui“, – teigė dr. Allenas.
