Nova otkrića o Jupiteru mogla bi dovesti do boljeg razumevanja Zemljinog svemirskog okruženja i uticati na dugotrajnu naučnu debatu o najvećoj planeti Sunčevog sistema.
„Istražujući veći prostor kao što je Jupiter, možemo bolje razumeti osnovnu fiziku koja upravlja Zemljinom magnetosferom i na taj način poboljšati naše vremenske prognoze u svemiru“, rekao je Peter Delamere, profesor na Geofizičkom institutu UAF i Fakultetu prirodnih nauka i matematike UAF.
„Mi smo jedan veliki svemirski vremenski događaj zbog gubitka komunikacionih satelita, sredstava naše električne mreže ili oboje“, rekao je on.
Svemirsko vreme se odnosi na poremećaje u Zemljinoj magnetosferi izazvane interakcijama između Sunčevog vetra i Zemljinog magnetnog polja. Oni su generalno povezani sa solarnim olujama i sunčevim koronalnim izbacivanjem mase, što može dovesti do magnetnih fluktuacija i poremećaja u elektroenergetskim mrežama, cevovodima i komunikacionim sistemima.
Delamere i tim koautora su detaljno opisali svoja otkrića o Jupiterovoj magnetosferi u radu u AGU Advances. Među koautorima su istraživački saradnik Geofizičkog instituta Peter Damiano, diplomirani studenti istraživači UAF Ostin Smit i Čina Spitler i bivši student Blejk Mino.
Delamereovo istraživanje pokazuje da najveća planeta našeg Sunčevog sistema ima magnetosferu koja se sastoji od uglavnom zatvorenih linija magnetnog polja u svojim polarnim regionima, ali uključuje oblast u obliku polumeseca otvorenih linija polja. Magnetosfera je štit koji neke planete imaju i koji odbija veći deo sunčevog vetra.
Debata između otvorenog i zatvorenog na polovima traje više od 40 godina.
Otvorena magnetosfera se odnosi na planetu koja ima neke otvorene linije magnetnog polja u blizini svojih polova. Ovo su prethodno zatvorene linije koje je razbio solarni vetar i ostavljen da se prošire u svemir bez ponovnog ulaska u planetu.
Ovo stvara regione na Jupiteru gde solarni vetar, koji nosi neke od sunčevih linija magnetnog polja, direktno stupa u interakciju sa jonosferom i atmosferom planete.
Solarne čestice koje se kreću ka planeti na otvorenim linijama polja ne izazivaju auroru, koja se uglavnom javlja na zatvorenim linijama polja. Međutim, energija i impuls čestica solarnog vetra na linijama otvorenog polja se prenose u zatvoreni sistem.
Zemlja ima uglavnom otvorenu magnetosferu na svojim polovima, sa aurorom koja se javlja na zatvorenim linijama polja. To je energija koja se prenosi na tim otvorenim linijama koja može poremetiti električne mreže i komunikacije.
Da bi proučio Jupiterovu magnetosferu, Delamer je pokrenuo različite modele koristeći podatke koje je prikupila NASA svemirska letelica Juno, koja je ušla u Jupiterovu orbitu 2016. godine i ima eliptičnu polarnu orbitu.
„Nikada nismo imali podatke iz polarnih regiona, tako da je Juno bila transformativna u smislu fizike aurora planete i pomogla je dalju diskusiju o linijama magnetnog polja“, rekao je Delamere.
Debata je počela preletima Jupitera 1979. NASA-inih Voiager 1 i Voiager 2. Ti podaci su mnoge naveli da veruju da planeta ima generalno otvorenu magnetosferu na svojim polovima.
Drugi naučnici su tvrdili da Jupiterova auroralna aktivnost, koja se mnogo razlikuje od Zemljine, ukazuje na to da planeta ima uglavnom zatvorenu magnetosferu na polovima. Delamere, dugogodišnji istraživač Jupiterovog magnetnog polja, objavio je rad koji podržava to gledište 2010. godine.
Godine 2021. bio je koautor rada Binženga Džanga sa Univerziteta u Hong Kongu koji je modelovanjem sugerisao da Jupiterova magnetosfera ima dva regiona otvorenih linija magnetnog polja na svojim polovima.
Model pokazuje jedan set otvorenih linija polja koje izlaze iz polova i vuku se iza planete u magnetorepu, uski deo magnetosfere u obliku suze okrenut od sunca. Drugi skup izlazi iz Jupiterovih polova i odlazi na strane u svemir, nošen solarnim vetrom.
„Rezultat Zhang pružio je uverljivo objašnjenje za regione otvorenog polja“, rekao je Delamere. „Ove godine smo pružili ubedljive dokaze u podacima Juno koji podržavaju rezultat modela.
„To je glavna validacija Zhang papira“, rekao je on.
Delamere je rekao da je važno proučavati Jupiter da bismo bolje razumeli Zemlju.
„U velikoj slici, Jupiter i Zemlja predstavljaju suprotne krajeve spektra – otvorene i zatvorene linije polja“, rekao je on. „Da bismo u potpunosti razumeli fiziku magnetosfere, moramo razumeti obe granice.“
Delamerov dokaz došao je preko instrumenta na svemirskom brodu Juno koji je otkrio polarnu oblast u kojoj su joni tekli u pravcu suprotnom od Jupiterove rotacije.
Naknadno modeliranje pokazalo je sličan protok jona u istoj oblasti—i blizu linija otvorenog polja koje su predložili Zhang i Delamere u radu iz 2021.
„Jonizovani gas na [zatvorenim] linijama magnetnog polja koje su povezane sa Jupiterovom severnom i južnom hemisferom rotira se sa planetom“, zaključuje Delamerov novi rad, „dok se jonizovani gas na [otvorenim] linijama polja koje se povezuju sa solarnim vetrom kreću sa solarnim vetrom .“
Delamere piše da polarna lokacija otvorenih linija magnetnog polja „može predstavljati karakterističnu osobinu rotirajućih džinovskih magnetosfera za buduća istraživanja“.
Drugi saradnici su sa Univerziteta Kolorado Boulder, Univerziteta Džons Hopkins, Univerziteta Endruz, vazduhoplovnog univerziteta Embri-Riddle, Univerziteta u Hong Kongu, Univerziteta Teksas u San Antoniju, Jugozapadnog istraživačkog instituta i O.J. Brambles Consulting u Ujedinjenom Kraljevstvu.
Delamere će predstaviti istraživanje u julu na Konferenciji o magnetosferama spoljnih planeta na Univerzitetu u Minesoti.
