«Джеймс Уэбб» впервые запечатлел полярные сияния на Нептуне

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» открыл новую страницу в исследовании Нептуна, впервые получив четкие изображения полярных сияний на этом ледяном гиганте. Ранее подобное явление наблюдалось на других планетах Солнечной системы — Юпитере, Сатурне и Уране, однако зафиксировать его на Нептуне долгое время оставалось сложной задачей.

Как возникают полярные сияния?

Полярные сияния — это результат взаимодействия заряженных частиц, преимущественно солнечного происхождения, с магнитным полем планеты. Эти частицы устремляются к верхним слоям атмосферы, где вступают в реакцию с молекулами газа, вызывая свечение в разных диапазонах электромагнитного спектра.

В случае Нептуна это явление особенно трудно уловимо: его удаленность от Солнца, сложная структура магнитного поля и экстремально низкие температуры создают условия, при которых свечение становится слабым и трудноразличимым.

Прорыв в наблюдениях

В июне 2023 года телескоп «Джеймс Уэбб» с помощью спектрографа ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) получил детализированные данные о верхних слоях атмосферы Нептуна. Одним из ключевых открытий стало выявление яркой эмиссии тригидрогенного катиона (H₃⁺) — характерного химического маркера полярных сияний. На снимках сияния предстали в виде светящихся голубоватых пятен.

Но в отличие от Земли или Юпитера, где полярные сияния возникают в приполярных зонах, на Нептуне они проявляются в средних широтах. Это связано с уникальной конфигурацией магнитного поля планеты, обнаруженной еще в 1989 году зондом «Вояджер-2». Магнитное поле Нептуна отклонено на 47° от оси вращения и значительно смещено от центра планеты, что заставляет потоки заряженных частиц взаимодействовать с атмосферой далеко от географических полюсов.

Загадка холодной атмосферы

Помимо наблюдения полярных сияний, «Уэбб» также предоставил новые данные о температуре верхних слоев атмосферы Нептуна. Оказалось, что она значительно ниже, чем считалось ранее — разница составила несколько сотен градусов. Это объясняет, почему сияния на этой планете долгое время оставались незаметными: при экстремальном охлаждении ионосфера испускает меньше инфракрасного излучения, делая явление слабее.

До недавнего времени предсказать интенсивность полярных сияний на Нептуне можно было лишь на основе данных «Вояджера-2», но теперь астрономы получили ценные наблюдения, которые подтверждают, что атмосфера этой далекой планеты подвержена значительным изменениям.

Будущие исследования ледяного гиганта

Открытие «Джеймсом Уэббом» полярных сияний на Нептуне стало отправной точкой для дальнейшего изучения его магнитного поля и атмосферы. Ученые планируют продолжать наблюдения на протяжении полного солнечного цикла (примерно 11 лет), чтобы проследить, как изменения солнечной активности влияют на далекую планету.

Эти исследования помогут не только лучше понять природу ледяных гигантов в нашей Солнечной системе, но и пролить свет на механизмы формирования атмосфер и магнитных полей экзопланет, находящихся за пределами нашего звездного дома.