Уран — одна из самых необычных планет в нашей Солнечной системе. Его ось наклонена почти на 98 градусов, что делает его словно «лежащим на боку». Такое положение, вероятно, возникло из-за столкновения с крупным объектом в прошлом. К тому же Уран вращается в направлении, противоположном большинству планет.
Но уникальность Урана не ограничивается этим. Его термосфера — верхний слой атмосферы — тоже выделяется. Температура там превышает 500 °C, а сама корона простирается на 50 тысяч километров над поверхностью. Однако за последние десятилетия учёные обнаружили, что температура верхних слоёв атмосферы Урана постепенно падает, и к настоящему времени она снизилась вдвое. Подобного поведения не наблюдается у других планет Солнечной системы.
Основным инструментом для изучения атмосферы Урана стали наземные телескопы, которые регистрируют инфракрасное излучение, испускаемое ионами H3+ в ионосфере. Этот тонкий слой ионов отделяет магнитосферу планеты от её нижней атмосферы. Данные показывают, что охлаждение происходит только в верхних слоях, в то время как нижние остаются стабильными.
Сезонные изменения и 11-летний цикл солнечной активности как возможные причины исключены. Однако новое исследование, опубликованное в Geophysical Review Letters, выдвигает объяснение: охлаждение связано с воздействием солнечного ветра — потока заряженных частиц, исходящих из внешних слоёв Солнца.
Учёные выяснили, что с начала 1990-х годов давление солнечного ветра постепенно снижается. Это ослабление совпадает с падением температуры термосферы Урана, указывая на прямую связь. В отличие от Земли, где температуру атмосферы в основном контролируют солнечные фотоны, на Уране решающую роль играет солнечный ветер.
Снижение давления солнечного ветра позволяет магнитосфере Урана расширяться, что уменьшает поступление энергии от ветра в верхние слои атмосферы, вызывая их охлаждение. Как отметил автор исследования доктор Адам Мастерс из Имперского колледжа Лондона, такой контроль солнечного ветра над атмосферой планеты уникален и не встречается у других объектов нашей Солнечной системы.
Это открытие имеет последствия не только для понимания Урана, но и для изучения экзопланет. Аналогичный процесс может происходить на планетах с мощными магнитосферами, находящихся у звёзд, которые не обладают сильным излучением. У таких экзопланет звёздный ветер может играть ключевую роль в термической эволюции их верхних атмосфер и формировании полярных сияний.
Ближайшая миссия к Урану, Uranus Orbiter and Probe (UOP), включена в приоритеты космических исследований на 2023–2032 годы. Её задачи, вероятно, будут расширены с учётом нового понимания роли солнечного ветра. Миссия может не только помочь разгадать тайны Урана, но и дать ответы на вопросы о пригодности для жизни других миров.
