Kaip gimsta šiaurinės pašvaistės ant Jupiterio ir Saturno? Planetų šviesų šou atskleidžia kitokį kosmosą

Nakties danguje matoma šiaurės pašvaistė daugeliui atrodo tarsi žemiškas stebuklas, tačiau tai tik kukli versija to, kas vyksta kitose Saulės sistemos planetose. Jupiterio ir Saturno poliuose pašvaistės tokios ryškios ir galingos, kad, jei galėtume, jas matytume net iš milijonų kilometrų.

Mokslininkai jau kelis dešimtmečius tyrinėja šių dujų milžinų šviesos šou ir atranda, kad jų pašvaistės kyla visai kitaip nei Žemėje. Šie skirtumai padeda geriau suprasti ne tik mūsų Saulės sistemą, bet ir tolimas egzoplanetas.

Kas lemia pašvaistes Žemėje?

Žemėje šiaurinės ir pietinės pašvaistės atsiranda tada, kai į mūsų magnetinį lauką atsitrenkia iš Saulės atskrieję įelektrinti dalelių srautai. Jas pritraukia magnetiniai polių regionai, o susidūrimas su viršutinės atmosferos dujomis sukuria švytinčius žalius, raudonus ar violetinius lankus.

Šiame procese pagrindinį vaidmenį atlieka deguonis ir azotas. Kai dalelės iš Saulės vėjo perduoda jiems energiją, atomai ir molekulės ją išspinduliuoja šviesos pavidalu, panašiai kaip veikia neono reklaminės lempos.

Jupiterio pašvaistės: ne tik Saulės vėjas

Jupiteris turi galingiausią magnetinį lauką iš visų Saulės sistemos planetų, todėl jo pašvaistės yra itin intensyvios. Tačiau svarbiausias skirtumas tas, kad jas maitina ne vien Saulės vėjas, o ir pati planeta bei jos palydovai.

Aplink Jupiterį skriejantys palydovai, ypač ugnikalniais turtingas Io, išmeta milžiniškus kiekius jonizuotų dalelių. Šios dalelės įstringa magnetiniame lauke ir kartu su sparčiu planetos sukimusi sukuria nuolatinį energijos srautą į polių regionus.

Nuolatinis žybsėjimas ir nematoma spinduliuotė

Skirtingai nei Žemėje, kur pašvaistės dažniau pasirodo per didesnes Saulės audras, Jupiterio poliai švyti beveik nuolat. Stebėjimai ultravioletiniame ir rentgeno spindulių ruože rodo pastovius žiedus ir blyksnius, kurių intensyvumas kinta, bet niekada visiškai neišnyksta.

Didžioji dalis šios spinduliuotės žmogaus akiai nematoma, nes ji sklinda aukštesnės energijos bangomis. Kosminiai teleskopai ir zondai matuoja šiuos signalus ir pagal juos sprendžia apie magnetinio lauko struktūrą bei dalelių kilmę.

Saturnas: tylesnis, bet ne mažiau įdomus

Saturno pašvaistės silpnesnės nei Jupiterio, tačiau jos vis tiek gerokai pranoksta žemiškas. Saturną labiau veikia Saulės vėjas, todėl jo pašvaisčių aktyvumas labiau svyruoja priklausomai nuo Saulės ciklo ir stipresnių žvaigždės išmetimų.

Be to, Saturnas turi plonų žiedų ir ledo dalelių sistemą, kuri sąveikauja su magnetiniu lauku. Dėl šios sąveikos dalis dalelių nukreipiamos į atmosferą ir taip prisideda prie pašvaisčių formavimosi.

Kaip dirba kosminiai zondai?

Jupiterio ir Saturno pašvaistės detaliai tyrinėjamos naudojant ten nusiųstus kosminius zondus ir Žemės orbitos teleskopus. Tarp svarbiausių misijų yra „Cassini“, kuri ilgai sukosi aplink Saturną, bei „Juno“, šiuo metu skriejanti aplink Jupiterį.

Šie zondai matuoja dalelių sudėtį, magnetinius laukus ir švytėjimą skirtinguose bangos ilgiuose. Gauti duomenys leidžia atkurti, kaip energija nuo Saulės ar pačios planetos vidinių procesų keliauja į viršutinę atmosferą ir virsta matomomis šviesos juostomis.

Kuo skiriasi skirtingų planetų pašvaistės?

Žemėje pašvaistės daugiausia priklauso nuo išorinių veiksnių ir Saulės aktyvumo, tačiau dujų milžinai turi ir stiprius vidinius energijos šaltinius. Jupiterio greitas sukimasis, didžiulė masė ir elektriškai įkrautas dalelių debesis aplink jį sukuria savotišką generatorių.

Saturnui labiau svarbi sąveika su žiedais ir išoriniais dalelių srautais. Kiekviena planeta turi skirtingą atmosferos sudėtį, todėl ir švytėjimo spalvos bei aukščiai skiriasi, net jei bendras mechanizmas primena tą patį principą: įelektrintos dalelės susiduria su dujomis ir išspinduliuoja energiją.

Ką šie stebėjimai pasako apie egzoplanetas?

Nors egzoplanetų tiesiogiai nematome taip aiškiai, kaip Jupiterio ar Saturno, jų pašvaisčių signalai ateityje gali tapti svarbiu informacijos šaltiniu. Stiprus magnetinis laukas ir pašvaistės gali reikšti, kad planeta turi dinamišką vidų ir gali apsaugoti savo atmosferą nuo žvaigždės vėjo.

Tai ypač svarbu vertinant, ar planeta galėtų išlaikyti skystą vandenį ir sudaryti sąlygas gyvybei. Tyrinėdami mūsų pačių Saulės sistemos milžinus mokslininkai kuria modelius, kurie vėliau taikomi tolimesnėms ir prastesnės kokybės egzoplanetų stebėjimų užuominoms.

Kodėl mums svarbu suprasti kosmines pašvaistes?

Pašvaistės nėra tik įspūdingas reginys, jos yra gyvas magnetinių laukų ir dalelių fiziką atskleidžiantis indikatorius. Stebėdami, kaip jos kinta laike, tyrėjai mato nematomus kosmoso procesus: nuo žvaigždžių vėjo smūgių iki planetų vidinių srovių.

Geriau suprasdami šiuos reiškinius galime tiksliau prognozuoti ir savo technologijų poveikį bei pažeidžiamumą, pavyzdžiui, palydovų darbą ar radijo ryšio trikdžius didelių magnetinių audrų metu. Jupiterio ir Saturno šviesų šou tampa laboratorija, kurioje tikrinamos teorijos apie magnetinius laukus ir atmosferas visame kosmose.