Sonda Juno a NASA a descoperit că Jupiter folosește un sistem surprinzător de complex, alcătuit din unde de plasmă puternice și mai multe zone de șoc, pentru a se apăra de vântul solar. Rezultatele scot la iveală diferențe majore între Jupiter și Pământ și i-ar putea ajuta pe oamenii de știință să înțeleagă undele de șoc uriașe produse de stelele care explodează, scrie Science Daily.
Sonda Juno a dezvăluit detalii noi și remarcabile despre felul în care Jupiter rezistă fluxului constant de particule de mare energie care vin dinspre Soare. Descoperirile arată că cea mai mare planetă din Sistemul Solar se bazează pe un sistem de unde de plasmă și zone de șoc mult mai complex decât cel al Pământului.
Cercetarea, condusă de oameni de știință de la Universitatea din Iowa, oferă cele mai detaliate observații de până acum asupra undei de șoc frontale a lui Jupiter, o graniță invizibilă la care particulele venite de la Soare întâlnesc mediul magnetic al planetei. Descoperirea arată diferențe importante în modul în care Jupiter și Pământul reacționează la aceste particule.
Dincolo de Jupiter, rezultatele i-ar putea ajuta pe oamenii de știință să înțeleagă unele dintre cele mai puternice fenomene din univers, inclusiv undele de șoc extreme asociate stelelor care explodează.
Cum se protejează Jupiter de vântul solar
Soarele eliberează în permanență un flux de particule încărcate electric, numit vânt solar. Aceste particule călătoresc prin spațiu cu viteze uriașe, adesea mai mari decât viteza cu care se propagă undele sonore prin plasma din jur. Când vântul solar se apropie de o planetă care are câmp magnetic, întâlnește o graniță numită undă de șoc frontală.
În cazul Pământului, această graniță are un rol important de protecție. Ea încetinește și încălzește particulele care sosesc, ajutând la devierea unei mari părți a vântului solar în jurul planetei. Fără acest proces, mai multe particule dăunătoare ar putea ajunge în atmosfera Pământului, ceea ce ar putea face condițiile mai puțin favorabile vieții.
Și Jupiter are o undă de șoc frontală, însă dimensiunile sale uriașe, câmpul magnetic puternic și compoziția gazoasă îl transformă într-un loc deosebit de interesant pentru a studia cum se comportă aceste granițe. Oamenii de știință și-au dorit de mult să afle dacă Jupiter gestionează vântul solar altfel decât Pământul și ce ar putea dezvălui aceste diferențe despre alte obiecte din univers.
Un sistem de apărare mai complex
Folosind măsurătorile sondei Juno, cercetătorii au descoperit că Jupiter se bazează pe unde de plasmă cu frecvențe multiple pentru a încetini și a încălzi particulele solare. Aceste frecvențe diferite, numite „armonice”, creează un tipar de unde mai elaborat decât cel observat de obicei în cazul Pământului.
Procesul poate fi comparat cu muzica. Așa cum mai multe note cântate împreună produc un sunet mai bogat decât o singură notă, undele de plasmă cu frecvențe multiple pot interacționa în moduri mai complexe cu particulele care sosesc. Acest lucru îi permite undei de șoc a lui Jupiter să transfere energie către mai multe particule, încălzindu-le și reducându-le viteza.
Prin comparație, unda de șoc a Pământului folosește în principal unde de plasmă concentrate în jurul unei singure frecvențe. Acest mecanism mai simplu este, în general, suficient pentru condițiile din apropierea planetei noastre.
„Jupiter și-a găsit propriul mod de a face față vântului solar, prin unde de plasmă mai puternice și cu structuri armonice mai bogate”, spune Jayasri Joseph, cercetătoare postdoctorală la Departamentul de Fizică și Astronomie al Universității din Iowa și autoarea corespondentă a studiului. „Asta e important pentru că, dacă ai mai multe frecvențe, poți încălzi mai multe particule din vântul solar și le poți încetini”.
Jupiter are o linie suplimentară de apărare
Cercetătorii au identificat încă o diferență izbitoare în modul în care cele două planete interacționează cu vântul solar.
Înainte de a ajunge la unda de șoc principală a lui Jupiter, particulele pot întâlni structuri de șoc mai mici, numite „microșocuri”. Aceste zone suplimentare ajută la încetinirea vântului solar înainte ca acesta să ajungă la granița principală.
În schimb, unda de șoc a Pământului este, în general, principala zonă în care vântul solar este încetinit și deviat. Structurile de șoc suplimentare ale lui Jupiter dezvăluie un proces mai complicat de gestionare a energiei transportate de particulele solare.
„Pământul nu are nevoie de acești pași suplimentari ca să facă față vântului solar, pentru că impactul nu este la fel de puternic”, spune Bill Kurth, cercetător la Departamentul de Fizică și Astronomie al Universității din Iowa și coautor al studiului.
Kurth participă la misiunea Juno a NASA de la lansarea sondei, în 2011.
Ce ne poate învăța Jupiter despre stelele care explodează
Deși aceste observații se concentrează asupra lui Jupiter, importanța lor ar putea depăși cu mult granițele Sistemului Solar.
Undele de șoc apar peste tot în univers, mai ales în medii în care se eliberează cantități uriașe de energie. Unele dintre cele mai extreme exemple se găsesc în rămășițele de supernove, norii de materie aflați în expansiune care rămân în urma exploziei anumitor stele muribunde.
Aceste unde de șoc cosmice sunt incomparabil mai puternice decât cele din apropierea lui Jupiter. Cu toate acestea, procesele fizice care controlează modul în care energia circulă prin plasmă au asemănări importante. Studiind unda de șoc a lui Jupiter cu un nivel de detaliu fără precedent, oamenii de știință pot investiga mecanisme care ar fi mult mai greu de măsurat direct în jurul stelelor îndepărtate.
„Pentru că în jurul unor obiecte astrofizice precum rămășițele de supernove apar șocuri și mai puternice, unda de șoc a lui Jupiter oferă un laborator natural aflat în apropiere, în care putem explora și înțelege felul în care natura transformă cantități uriașe de energie a fluxului în căldură și particule energetice”, spune Joseph.
Înțelegerea acestor procese ar putea îmbunătăți modelele științifice despre felul în care undele de șoc transferă energie, încălzesc particule și modelează mediile din întregul univers.
Măsurători fără precedent ale sondei Juno
Descoperirea a fost posibilă datorită observațiilor colectate de Juno în decembrie 2024. Sonda NASA orbitează în jurul lui Jupiter din iulie 2016, oferindu-le cercetătorilor o oportunitate extraordinară de a studia planeta gigantă și mediul din jurul ei.
O parte esențială a descoperirii a venit de la instrumentul Juno Waves, proiectat și construit de fizicieni de la Universitatea din Iowa. Instrumentul măsoară activitatea undelor electrice și magnetice, permițându-le oamenilor de știință să studieze comportamentul plasmei din jurul lui Jupiter.
Sondele anterioare detectaseră prezența undelor de șoc frontale în jurul planetelor exterioare, însă nu aveau măsurătorile necesare pentru a dezvălui structura detaliată a undelor de plasmă implicate. Observațiile sondei Juno oferă acum o imagine mult mai clară asupra comportamentului acestor unde în jurul lui Jupiter.
Rezultatele au fost publicate online pe 31 iulie în revista Nature Communications, într-un studiu intitulat „Observații ale undelor de plasmă realizate de sonda Juno la unda de șoc frontală a lui Jupiter”.
