Ученые объяснили появление невидимых полярных сияний на Меркурии

Глобальное магнитное поле Меркурия в сотню раз слабее земного. Однако время от времени в нем высвобождаются большие количества энергии, которые ускоряют потоки солнечных частиц и направляют их на планету. В отсутствие атмосферы они сталкиваются с поверхностью на большой скорости, вызывая полярные сияния в невидимом рентгеновском диапазоне. Такой механизм удалось описать благодаря наблюдениям космического аппарата BepiColombo. О нем рассказывается в новой статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Наша звезда постоянно поливает окрестности потоками заряженных частиц. Первым под него попадает Меркурий, магнитное поле которого заметно деформируется под давлением этого солнечного ветра. В результате со стороны, ориентированной к Солнцу, оно «вдавливается», а с противоположной вытягивается «хвостом». Постепенно этот шлейф становится все длиннее, силовые линии магнитного поля в нем пересекаются и перезамыкаются. Некоторые из них направляются прямо к поверхности Меркурия, и по ним устремляются потоки солнечного ветра — прежде всего электронов.

На Земле и многих других телах Солнечной системы этот процесс приводит к тому, что солнечные частицы сталкиваются с молекулами в атмосфере, выбрасывая избыток энергии в оптическом диапазоне спектра. В результате возникают яркие полярные сияния. На Меркурии атмосфера практически отсутствует, и электроны проникают прямо до поверхности планеты. Здесь они соударяются с каменистыми породами, создавая вспышки в высокоэнергетических рентгеновских лучах.

Впервые такие сияния наблюдал космический зонд MESSENGER, работавший на орбите Меркурия в 2011-2015 годах. Однако у него не было инструментов, которые могли бы отследить заряженные частицы и подтвердить механизм возникновения вспышек. Поэтому теперь ученые использовали данные, которые собрал аппарат BepiColombo во время сближения с Меркурием в 2021 году. Пролетая сквозь его магнитосферу, зонд зафиксировал потоки электронов, устремленные к поверхности. Это подтверждает механизм, который был предложен для объяснения рентгеновских сияний планеты.