Полярное сияние на Уране: ключ к поиску жизни за пределами Земли

Уран — одна из самых загадочных планет нашей солнечной системы. Его магнитное поле сильно смещено относительно оси вращения, а атмосфера состоит в основном из водорода и гелия. Но самое удивительное — на этой холодной планете недавно была обнаружена инфракрасная аурора, которая может дать нам новые подсказки о том, как образуются и функционируют магнитные поля планет и какие условия необходимы для возникновения жизни на далеких ледяных мирах.

Аурора — это явление, возникающее в результате столкновения высокоэнергетических заряженных частиц с атмосферой планеты по линиям ее магнитного поля. На Земле мы знаем это явление под названием северное или южное сияние. На Уране же аурора излучает свет вне видимого спектра и в длинах волн, таких как инфракрасный (ИК).

Первые измерения ИК-ауры на Уране были получены астрономами из Университета Лестера с помощью телескопа Кек II. Ранее ультрафиолетовая (УФ) аура на Уране была зарегистрирована еще в 1986 году, но подтверждения ИК-ауры не было до сих пор. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Astronomy.

Для анализа ИК-ауры ученые использовали специфические длины волн света, испускаемого планетой. Из этого они могут анализировать свет (называемый спектральными линиями) от этих планет, похожий на штрих-код. В ИК-спектре линии, испускаемые заряженной частицей, называемой H3+, будут меняться в яркости в зависимости от того, насколько горячей или холодной является частица и насколько плотен этот слой атмосферы. Таким образом, линии действуют как термометр для планеты.

Их наблюдения показали отчетливые увеличения плотности H3+ в атмосфере Урана с незначительным изменением температуры, что согласуется с ионизацией, вызванной присутствием ИК-ауры. Это помогает нам лучше понять магнитные поля внешних планет нашей солнечной системы, а также может помочь в определении других планет, которые могут поддерживать жизнь.

Ведущий автор статьи Эмма Томас, аспирантка факультета физики и астрономии Университета Лестера, сказала: «Температура всех газовых гигантов, включая Уран, на сотни градусов Кельвина/Цельсия выше, чем предсказывают модели, если они нагреваются только солнцем, оставляя нас с большим вопросом, как эти планеты так сильно горячее, чем ожидалось?»

Она добавила, что одна из возможных причин — это тепло, выделяемое при столкновении заряженных частиц с атмосферой планеты. Это тепло может быть достаточным, чтобы поддерживать жидкую воду под поверхностью ледяных миров, таких как Уран и Нептун, а также их спутники. Жидкая вода — это один из ключевых факторов для существования жизни, как мы ее знаем.

«Поэтому изучение ауры на Уране может дать нам не только информацию о том, как работает его магнитное поле, но и о том, какие процессы происходят в его недрах и какие условия могут быть на других ледяных планетах за пределами нашей солнечной системы», — заключила она.