Новое открытие намекает на наличие жизни на ледяных экзопланетах

Астрономы из Университета Лестера впервые подтвердили наличие инфракрасного полярного сияния на холодной внешней планете Уран. Это открытие может раскрывать тайны магнитных полей планет нашей солнечной системы и даже подсказать, способны ли далекие миры поддерживать жизнь.

Специалисты при поддержке Совета по науке и технологиям (STFC) получили первые измерения инфракрасного (ИК) сияния на Уране с начала исследований в 1992 году. Несмотря на то, что ультрафиолетовое (УФ) полярное сияние на Уране наблюдалось с 1986 года, подтверждение ИК-полярного сияния отсутствовало до настоящего времени. Отчет об этом исследовании был опубликован 23 октября в журнале Nature Astronomy.

Уран и Нептун, ледяные гиганты, являются уникальными в нашей солнечной системе, так как магнитные поля этих планет не соответствуют их осям вращения. Хотя причина этого явления еще предстоит выяснить, полагают, что ключ к разгадке может быть связан с полярным сиянием на Уране.

Полярное сияние возникает из-за воздействия высокоэнергетических заряженных частиц, направляющихся вниз и взаимодействующих с атмосферой планеты вдоль линий магнитного поля. На Земле известным примером явления полярного сияния являются Северное и Южное сияние. На планетах, вроде Урана, где атмосфера состоит из гелия и водорода, полярное сияние излучает свет в инфракрасном спектре.

Для изучения этого явления команда ученых использовала инфракрасные измерения полярного сияния, анализируя специфические длины волн света, излучаемого Ураном, с помощью телескопа Keck II. Такой метод позволяет анализировать эмиссионные линии в инфракрасном спектре, которые связаны с заряженными частицами, известными как H 3 +. Яркость этих линий меняется в зависимости от температуры и плотности слоев атмосферы. Это позволяет использовать их как своеобразный "термометр".

Источник: NASA, ESA and M. Showalter (SETI Institute).

Художественное изображение того, как выглядело бы северное инфракрасное полярное сияние в 2006 году (отмечено красным). Более темные красные места обозначают подтвержденные местоположения полярных сияний, а более слабые красные используются для обозначения возможных местоположений полярных сияний.

Исследования показали, что на Уране плотность H 3 + в атмосфере увеличивается при незначительных изменениях температуры, что согласуется с предположением о существовании инфракрасного полярного сияния. Это открытие не только поможет в лучшем понимании магнитных полей внешних планет солнечной системы, но также поможет в поиске других планет, подходящих для жизни.

Эмма Томас, аспирант Школы физики и астрономии Лестера при Университете Лестера, главный автор исследования, заявила:

Газовые гиганты, включая Уран, имеют гораздо более высокие температуры, чем предсказывают модели, основанные только на солнечном тепле. Одной из теорий является сущность энергичного полярного сияния, которое генерирует и перераспределяет тепло. Это открытие позволит также делать прогнозы о полярных сияниях других миров и, следовательно, о их пригодности для жизни.

С учетом того, что большинство обнаруженных экзопланет относится к категории субнептуновых, анализ полярного сияния Урана может также предоставить информацию о магнитных полях и атмосфере этих миров.

Исследования могут также пролить свет на малопонятное явление на Земле — геомагнитное разворот, при котором магнитные полюсы меняют местами полушария. По словам Эммы, мы знаем мало о последствиях этого процесса для систем, зависящих от магнитного поля Земли, таких как спутники, средства связи и навигация. Однако на Уране этот процесс происходит ежедневно из-за особенностей вращательной и магнитной оси планеты, и изучение полярного сияния Урана может дать представление о том, как изменение магнитных полюсов повлияет на нашу планету.