Дождь электронов вызывает рентгеновские авроры на Меркурии.

Открытие намекает на то, что авроры на всех планетах, кроме Нептуна, имеют общее объяснение

Новые данные, полученные с помощью зонда BepiColombo (на иллюстрации), показали, что электроны падают на поверхность Меркурия, вызывая его рентгеновские авроры.

Авроры Меркурия вполне соответствуют его характеру. В то время как на умеренной Земле над полюсами наблюдаются небесные сияния, на адском Меркурии невидимые ленты рентгеновского излучения цепляются за его залитую солнцем поверхность.

Но какими бы чуждыми они ни казались, рентгеновские авроры Меркурия имеют много общего с полярным сиянием Земли и с аврорами во всей Солнечной системе.

Ученые напрямую показали, что колебания магнитного поля Меркурия могут выбрасывать электроны в сторону планеты, где они в конечном итоге выпадают в виде дождя и вызывают рентгеновские авроры. Этот процесс, называемый осаждением электронов, теперь, похоже, является практически универсальным в Солнечной системе: Он вызывает авроры на всех планетах с глобальным магнитным полем, кроме Нептуна, сообщают исследователи 18 июля в журнале Nature Communications. Даже на Марсе, который имеет только локальные магнитные поля, наблюдаются авроры, вызванные дождем электронов (SN: 3/19/15).

Для Меркурия "это действительно первый случай прямого обнаружения этих электронов", - говорит физик космической плазмы Сае Аизава из Пизанского университета (Италия).

Выпадение электронов обычно происходит из-за взаимодействия магнитных полей планет с солнечным ветром - потоком заряженных частиц, извергаемых из верхней атмосферы Солнца.

Под действием солнечного ветра обращенная к Солнцу сторона магнитного поля планеты сжимается, а ночная сторона вытягивается в длинный "магнитохвост", который тянется за планетой. В конце концов, магнитохвост растягивается настолько, что бывшие до этого в основном параллельными линии магнитного поля скрещиваются и соединяются, в результате чего одни линии поля улетают за планету, а другие возвращаются к ней.

"Силовые линии магнитного поля как бы разрываются и образуют новые", - говорит космический физик Райан Дьюи из Мичиганского университета в Энн-Арборе, не принимавший участия в исследовании. "При этом выделяется большое количество энергии".

Вся эта энергия посылает пакеты электронов, летящих к планете, по спиралевидным траекториям вдоль линий магнитного поля. Когда эти электроны попадают на планету или в ее атмосферу, они высвобождают энергию в виде света.

Длина волны света зависит от того, с чем сталкиваются электроны при падении. Земные авроры светятся в видимом диапазоне длин волн, поскольку приходящие электроны возбуждают молекулы незаряженных газов в атмосфере, таких как кислород и азот, которые при переходе в нормальное состояние излучают видимый свет. Авроры Меркурия светятся в рентгеновских лучах, поскольку электроны замедляются при ударе о каменистую поверхность планеты. Потерянная энергия высвобождается в виде рентгеновского излучения.

Впервые меркурианские рентгеновские авроры были замечены исследователями в данных, переданных с зонда MESSENGER, который находился на орбите Меркурия с 2011 по 2015 год (SN: 4/30/15). Но хотя ученые предположили, что для возникновения рентгеновского свечения Меркурия на него должны падать электроны, у MESSENGER не было необходимых приборов для измерения осаждающихся частиц.

У космического аппарата Европейского космического агентства BepiColombo они есть. Анализируя данные, полученные во время первого пролета зонда мимо Меркурия в 2021 году, Айзава и ее коллеги заметили признаки этого процесса.

Один из них заключается в том, что, пролетая через магнитосферу Меркурия, BepiColombo наблюдал всплески быстро движущихся высокоскоростных электронов, за которыми следовали несколько последующих волн все более медленных электронов с меньшей энергией. "Это именно то, что мы назвали бы сигнатурой осаждения", - говорит Айзава, который выполнял эту работу, работая в Институте исследований астрофизики и планетологии в Тулузе (Франция).

По мнению Дьюи, новое открытие - это дразнящий взгляд на открытия, которые ожидают Меркурий после выхода BepiColombo на орбиту в 2025 году. К тому времени пройдет уже десять лет с тех пор, как ученые в последний раз имели зонд, постоянно вращающийся вокруг Меркурия.

"Для меня очень интересно увидеть, как много мы можем узнать даже из короткого прохода через магнитосферу", - говорит он. "Это просто взгляд".