BepiColombo обнаружил в магнитосфере Меркурия «плазменный хор», как на Земле

Объединенная группа исследователей из Франции и Японии установила, что электромагнитные колебания, характерные для земной магнитосферы, присутствуют и у Меркурия, демонстрируя аналогичную динамику частот. Анализ данных прибора Plasma Wave Investigation, установленного на борту зонда Mio (миссия BepiColombo), показал наличие плазменных волн звукового диапазона, зафиксированных в ходе серии сближений с планетой в период с 2021 по 2025 год. Сопоставление этих результатов с многолетними архивами аппарата GEOTAIL выявило полную идентичность частотных модуляций.

Данное открытие стало первым неоспоримым доказательством интенсивной электронной активности в окрестностях Меркурия, что открывает новые перспективы в изучении физики авроральных зон по всей Солнечной системе.

Феномен, известный как «плазменный хор», представляет собой электромагнитный резонанс между электронами и волнами внутри магнитосферы. В земных условиях он играет определяющую роль в циклах формирования и распада радиационных поясов. Эти колебания отличаются специфическими перепадами частот, напоминающими птичьи трели, из-за чего их часто характеризуют как «пение». Поскольку энергетический потенциал частиц напрямую коррелирует с волновой частотой, детальное изучение структуры этого «хора» критически важно для моделирования космической погоды и обеспечения радиационной безопасности орбитальных группировок.

Спутник GEOTAIL, функционировавший на протяжении трех десятилетий с 1992 года, предоставил исчерпывающие сведения о механизмах генерации и пространственном распределении «хора» у Земли. Магнитное поле Меркурия, чья интенсивность примерно в сто раз ниже земной, долгое время оставалось малоизученным в данном аспекте. Однако наблюдения Mio подтвердили наличие в его магнитосфере естественных плазменных волн, что свидетельствует о присутствии низкоэнергетических электронов вблизи планеты.

Основной задачей инструмента Plasma Wave Investigation на борту Mio была проверка теоретических гипотез о возможности возникновения «хора» в условиях столь слабой магнитосферы. Данные GEOTAIL, собранные в удаленных областях магнитного хвоста Земли (на расстоянии около десяти земных радиусов), послужили идеальным эталоном для сравнения из-за схожести физических условий. Полученные характеристики плазменных волн Меркурия количественно совпали с показателями GEOTAIL, подтвердив как нелинейный характер связи между частицами и волнами, так и специфическое распределение активности в рассветном секторе магнитосферы.

Эти выводы подчеркивают универсальность механизмов генерации «хора» в планетных масштабах. Они также подтверждают наличие «холодных» электронов в экзосфере Меркурия, что было предсказано теоретиками в 2025 году, и задают вектор для будущих исследований Mio, которые перейдут в активную фазу в конце 2026 года после выхода аппарата на стабильную рабочую орбиту.

Предыдущие работы доказали, что именно «хор» является катализатором появления высокоэнергетических электронов в радиационных поясах Земли. Применение этих знаний к Меркурию позволяет значительно усовершенствовать методы прогнозирования космической погоды и защиты электроники космических аппаратов. Несмотря на то что слабое магнитное поле планеты считалось препятствием для образования радиационных зон, обнаружение частотно-модулированного «хора» указывает на протекание процессов эффективного ускорения частиц. Это открывает путь к масштабным сравнительным исследованиям магнитосфер Марса, Юпитера и Сатурна.

Источник: iXBT