Аномальное магнитное поле Урана может объяснить слабые радиационные пояса, обнаруженные Voyager 2

Асимметричное магнитное поле играет роль в радиационных поясах Урана

Когда космический аппарат Voyager 2 посетил Уран почти 50 лет назад, он обнаружил магнитную загадку. В отличие от большинства планет, магнитное поле ледяного гиганта наклонено примерно на 60° от его оси вращения, создавая асимметричное магнитное поле, которое меняется по силе. Понимание причины этой аномалии является ключевой целью предлагаемой флагманской миссии NASA к ледяным гигантам. Согласно новому исследованию М. Ачевски и его коллег, опубликованному в журнале Geophysical Research Letters, наклонное магнитное поле планеты, вероятно, также является причиной ещё одного любопытного открытия, сделанного миссией Voyager 2.

Планета с сильным магнитным полем может захватывать заряженные частицы из космоса, которые затем дрейфуют вокруг планеты в так называемом радиационном поясе. Приборы космического корабля обнаружили протонные радиационные пояса вокруг Урана, которые намного слабее, чем предсказывалось — примерно в 100 раз ниже ожидаемого верхнего предела. Авторы использовали новое моделирование, чтобы выяснить, почему.

Планета Уран на снимке космического телескопа «Джеймс Уэбб», имеет наклонное магнитное поле и аномальные радиационные пояса. Будущие миссии к ледяному гиганту могут раскрыть больше информации об аномалиях планеты. Источник: NASA, ESA, CSA, STScI

Большинство структур планетарного поля можно смоделировать с помощью дипольного поля, но исследователи добавили в свою модель более сложное квадрупольное поле, чтобы имитировать магнитную осевую асимметрию планеты. Они использовали алгоритм Бориса (часто используемый для моделирования движения частиц в электромагнитном поле) для моделирования траекторий заряженных частиц, окружающих Уран.

Они обнаружили, что частицы меняют скорость в различных точках своих орбит, проходя через более сильные и более слабые области асимметричного магнитного поля. Примечательно, что этот эффект проявляется только тогда, когда магнитное поле моделируется с помощью дополнительного квадрупольного поля.

Авторы говорят, что области повышенной скорости рассеивают частицы, уменьшая их плотность до 20% в некоторых регионах вокруг планеты. Voyager 2 мог пройти через такую ??область с низкой плотностью, предполагают они, что может объяснить, почему аппарат обнаружил меньше частиц в радиационных поясах, чем ожидалось.

Это не в полной мере объясняет слабость радиационного пояса, обнаруженную Voyager 2. Однако эти данные могут помочь объяснить механизм, лежащий в основе открытий Voyager 2, и предоставить новые теоретические данные о влиянии магнитного поля планеты.

Предлагаемая космическая миссия к Урану может предоставить больше данных, потенциально помогая понять механизмы, лежащие в основе необычного магнитного поля планеты.