Ученые обнаружили неожиданные изменения в электронах, связывающих Юпитер с его луной Ио

Спутник Юпитера Ио (левая часть изображения) связан с Юпитером (правая часть изображения) через магнитное поле планеты. Близкий пролет Юноны мимо Ио выявил электроны с различными свойствами в области, соединяющей эти два тела солнечной системы. Автор: John Spencer, Southwest Reasearch Institute, and John Clarke, Boston University

Используя данные, собранные космическим аппаратом NASA Juno, когда он пролетал мимо сильно вулканического спутника Юпитера Ио в конце 2023 года и снова в начале 2024 года, группа под руководством Юго-Западного исследовательского института идентифицировала электроны с энергиями, усиленными процессами в области, соединяющей луну с ионосферой Юпитера, называемой крылом Альвена. В статье, опубликованной в Geophysical Research Letters, подчеркивается, как эти электроны и их изменение в этой области формируют плазменную среду вокруг Ио.

«Эти электроны получают энергию от взаимодействия Ио и магнитного поля Юпитера», — сказал доктор Роберт Эберт, ведущий автор статьи. «Эти заряженные электроны затем взаимодействуют с атмосферой и поверхностью Ио, ионизируя и возбуждая атомы и молекулы и даже создавая полярное сияние».

В 1990-х годах миссия NASA Galileo обнаружила наличие интенсивных электронных пучков в крыле Альвена и других регионах около Ио. Эти электроны могут перемещаться вдоль локального магнитного поля и взаимодействовать с атмосферой Ио. Новые результаты Juno указывают на то, что свойства электронов в крыле Альвена Ио не являются однородными. Количество электронов в этих пучках наибольшее на границах крыла и слабее внутри, что позволяет предположить, что их взаимодействие с Ио также может различаться по всей луне.

Расширенная миссия Juno включает исследования некоторых из ее многочисленных лун. Это исследование сосредоточено на плазменных наблюдениях в ходе проводимого SwRI эксперимента по распределению полярных сияний на Юпитере (JADE), когда Juno пролетала мимо Ио 30 декабря 2023 года и 3 февраля 2024 года.

(Верхние панели) Проекция XY пролета Juno вокруг Ио перед (a) PJ57 и (c) PJ58 в системе координат IPhiO. Вдоль траектории нанесен поток дифференциальной энергии электронов, суммированный от 200 эВ до 32 кэВ. Данные над (под) черной линией траектории обозначают электроны, текущие к (от) Ио. Величина интегрированного потока представлена как цветом, так и толщиной символов. Черные линии тока потока адаптированы из Saur et al. (1999). Серые круги, смещенные относительно Ио (верхние панели), представляют собой смоделированные поперечные сечения крыла Альвена в месте нахождения Juno. (Нижние панели) Проекция YZ пролета Juno вокруг Ио для (b) PJ57 и (d) PJ58. Фиолетовые области представляют ориентацию магнитного поля, связанного с Ио во время пролетов. Автор: Geophysical Research Letters (2025). DOI: 10.1029/2024GL114183

«Удивительно видеть, что JADE удалось провести новые, высокоточные измерения в этом регионе жесткой радиационной среды Юпитера», — сказал доктор Фредерик Аллегрини, руководитель инструментария JADE и второй автор статьи. «Любой инструмент или космический аппарат перестал бы функционировать после короткого времени воздействия, если бы он оставался там, а не пролетал через него».

Наблюдения Juno подтвердили постоянное присутствие электронных пучков в крыле Альфвена над полюсом Ио и их присутствие за пределами расстояния, где исследовал Галилей. Эти пучки движутся вдоль магнитного поля Юпитера, воздействуя на Ио или его атмосферу, когда находятся на линиях магнитного поля, одна нога которых соединена с Ио.

Миссию Juno возглавляет заместитель вице-президента SwRI доктор Скотт Болтон.

Больше информации: RW Ebert et al, Spatially Variable Electron Beams in Io's Northern Alfvén Wing and Downstream Region, Geophysical Research Letters (2025). DOI: 10.1029/2024GL114183

Источник: Southwest Research Institute