Данные космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) позволили ученым впервые составить трехмерную карту верхних слоев атмосферы Урана, которая показывает, как меняются концентрации заряженных частиц и температура в зависимости от высоты.

Об этом сообщает издание «Последние события».

Прибор телескопа NIRSpec (Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона) зафиксировал почти полный 17-часовой оборот Урана, запечатлев светящиеся молекулы, парящие над облаками планеты.

«Это первый раз, когда нам удалось увидеть верхние слои атмосферы Урана в трехмерном пространстве», — сказала главная автор исследования Паола Тиранти из Нортумбрийского университета. «Благодаря чувствительности телескопа Уэбба мы можем проследить, как энергия движется вверх через атмосферу планеты, и даже увидеть влияние ее асимметричного магнитного поля».

Данные, собранные JWST, охватывали пространство до 5000 километров над облачным слоем Урана. Команда сосредоточилась на ионосфере — области, где атмосфера ионизируется и мощно взаимодействует с магнитным полем ледяного гиганта. Их работа является самым подробным описанием верхней атмосферы планеты, которое когда-либо составлялось.

Активность на разных высотах, наблюдаемая в новых данных JWST, неравномерно распределена между температурой и ионизацией; температуры достигают пика на высоте от 3000 до 4000 километров, тогда как ионизация достигает пика лишь на высоте 1000 километров. Исследователи утверждают, что это связано со сложностью геометрии магнитного поля ледяного гиганта.

В отличие от Земли, где магнитное поле выравнивается с осью вращения планеты, на Уране магнитное поле отклоняется от центра на 60°.

Результаты NIRSpec выявили температуры и плотность ионов в ионосфере, а также дали новые представления об охлаждении атмосферы в течение последних трех десятилетий. Тенденция к охлаждению, подтвержденная последними данными телескопа Джеймса Уэбба, берет свое начало в 1990-х годах, а ее новый минимум составляет 150 °C по сравнению с предыдущими данными, собранными другими аппаратами.

Вблизи магнитных полюсов ледяного гиганта NIRSpec обнаружил две яркие полосы полярного сияния. Данные показывают, как наклоненное магнитное поле Урана формирует его полярные сияния, что расширяет понимание исследователей о механизмах, лежащих в основе этих атмосферных световых шоу.

Интересно, что JWST также обнаружил область с низким уровнем излучения и низкой концентрацией ионов между полосами, похожую на темные области, наблюдаемые на Юпитере. Исследователи предполагают, что на обеих планетах за эти полосы отвечают линии магнитного поля, которые определяют, как заряженные частицы движутся через верхние слои атмосферы.

«Магнитосфера Урана — одна из самых удивительных в Солнечной системе», — объясняет Тиранти. «Она наклонена и смещена относительно оси вращения планеты, что означает, что ее полярные сияния проходят по поверхности сложными путями».

«Теперь Уэбб показал нам, насколько глубоко эти эффекты проникают в атмосферу», — говорит Тиранти. «Выявляя вертикальную структуру Урана с такой детализацией, Уэбб помогает нам понять энергетический баланс ледяных гигантов. Это решающий шаг к характеристике гигантских планет за пределами нашей Солнечной системы».

Статья «JWST открывает вертикальную структуру ионосферы Урана» появилась в журнале Geophysical Research Letters.