BepiColombo картографира електроните, причиняващи полярните сияния на Меркурий

В тънката магнитосфера на Меркурий, поради взаимодействието със слънчевия вятър, протичат процеси, свързани с голям брой енергийни частици. Тези явления предизвикват полярни сияния, много подобни на земните, но генерирани директно в контакт с повърхността на планетата.

Досега нямаше преки експериментални данни за поведението на електроните по време на тези явления. Наскоро, по време на първото прелитане на сондата BepiColombo около планетата на 1-ви октомври 2021 г., се получиха данни, които могат да дадат нови отговори. Наблюденията показаха, че магнитосферата е в сгъстено състояние, при което се образуват дъждове от електрони, които могат да предизвикат високоенергийни полярни сияния.

Полярните сияния на Меркурий

Слабото вътрешно магнитно поле на Меркурий взаимодейства със слънчевия вятър, за да създаде магнитосфера, подобна на земната, но по-тънка. Тя е около 5% от размера на земната и има напълно различна структура и динамика. Въпреки това в нея протичат фундаментални процеси, които вече са наблюдавани на други планети с магнитна активност, като Земята, Юпитер, Сатурн и Уран, при които плазмата (йонизиран газ) се ускорява, премества, губи или рециркулира в цялата магнитосфера.

Част от тези явления вече са наблюдавани на Меркурий от мисиите на НАСА Mariner 10 и MESSENGER (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging). Но наблюденията бяха ограничени до северното полукълбо на магнитосферата поради орбиталния обхват на тези две мисии и не са налични данни за поведението на високоенергийните електрони.

По време на първото си прелитане над Меркурий BepiColombo премина на височина само 200 километра над повърхността на планетата. По този начин плазмените инструменти на борда на орбиталния апарат Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO или Mio) за първи път направиха едновременни наблюдения на различни видове заредени частици на слънчевия вятър в близост до планетата. По-специално бяха извършени наблюдения на магнитосферата от дневната страна на южното полукълбо, като бяха картографирани структурата и границите на магнитосферата: магнитопаузата – повърхността, която обгражда магнитосферата и я отделя от слънчевия вятър, както и ударната зона – крайната граница между двете.

Резултати от работата на BepiColombo

Сондата навлезе в магнитосферата на Меркурий през „магнитната обвивка“, докато южното полукълбо все още бе забулено в мрак. След това тя излезе от нея малко преди зазоряване. Сензорите на Magnetospheric Plasma Particle Experiment (MPPE) на борда на Mio, двата елетронни анализатора на Меркурий (MEA1 и MEA2), йонният анализатор на Меркурий (MIA) и енергийният неутрален анализатор (ENA) направиха едновременни измервания на плазмата в магнитосферата на Меркурий.

Получените данни и сравнението им с данните от мисията MESSENGER показват, че магнитосферата е била компресирана, особено при прелитането на Меркурий. Това най-вероятно е било причинено от високото налягане на слънчевия вятър.

Благодарение на измерванията на BepiColombo изследователите успяха да възстановят пътя, изминат от електроните. За тази цел те създадоха специален код за проследяване на полевите линии, който им позволява да определят позицията на потока от заредени частици на магнитния екватор и по протежение на различни полеви линии в различни моменти.