Meglepetés a Voyager-2 régi adataiban: az Uránusz még érdekesebb bolygó, mint eddig gondoltuk

27529

Nyolc és fél évvel azután, hogy útnak indult a Naprendszerben, a NASA Voyager-2 űrszondája készen állt egy újabb találkozásra. 1986. január 24-én közelítette meg a rejtélyes hetedik bolygót, a fagyos Uránuszt.

A Voyager-2 1986. január 24-én készítette ezt a felvételt az Uránuszról. A bolygó halványkék színét a légkörben lévő metán okozza, amely elnyeli a fény vörös hullámhosszait. (Forrás: NASA/JPL-Caltech)

Az ezt követő néhány órában az űrszonda 81433 kilométerre közelítette meg az Uránusz felhőzetének tetejét. Az általa gyűjtött adatokból megismertünk két új gyűrűt és 11 új holdat, valamint megtudtuk, hogy a hőmérséklet mínusz 214 Cesius-fok alatti. A bolygóról azóta sem rendelkezünk más, helyszínen mért adatokkal.

Három évtizeddel később a kutatók átnézték ezeket az adatokat, és még egy titokra derült fény.

Az űrfizikai kutató közösség nem is tudott róla, de 34 évvel ezelőtt a Voyager-2 átrepült egy plazmoidon, egy hatalmas mágneses buborékon, amely valószínűleg az űrbe juttatta az Uránusz légkörét. A felfedezést, amely több kérdést is felvet a bolygó egyedülálló mágneses tulajdonságai kapcsán, a Geophysical Research Letters című szaklapban tették közzé.

A Naprendszer bolygóinak légköre folyamatosan szökik az űrbe. A Vénusz hidrogénje csatlakozik a napszélhez, ahhoz a részecskeáramhoz, amely a Napból szabadul el. A Jupiter és a Szaturnusz elektromosan töltött gázcsomókat bocsát ki. Még a Föld légköre is szökik. (Aggódnunk azért nem kell, még legalább egymilliárd évig kitart.)

Emberi léptékben mérve ennek hatásai nagyon gyengék, de ha elég hosszú idő telik el, a légkör szökése alapvetően megváltoztathatja egy bolygó sorsát. Vegyük például a Marsot! Négymilliárd évnyi légkörvesztés után vált a vízzel és jelentős légkörrel rendelkező bolygó a ma ismert száraz planétává.

A légkör szökését a bolygók mágneses tere irányítja: ez segíti elő vagy akadályozza meg a folyamatot. A kutatók úgy gondolják, hogy a mágneses tér megóvhatja a bolygót a napszél légkört roncsoló hatásaitól, ugyanakkor felelős lehet a légkör szökéséért is. A légkör változásainak vizsgálatához fontos a mágneses tér megismerése.

Az Uránusz egy másik szempontból is rejtélyes. A Voyager-2 1986-os közelítése rávilágított, milyen furcsa a bolygó mágneses tere.

A Naprendszer többi bolygójától eltérően az Uránusz majdnem teljesen az oldalára dőlve forog – mint a malac a nyárson – és 17 óránként gördül egyet. Mágneses tengelye 60 fokos szöget zár be a forgástengellyel, így amikor a bolygó forog, a magnetoszférája imbolyog.  

Animáció az Uránusz mágneses teréről. A sárga nyíl a Nap felé mutat, a világoskék nyíl az Uránusz mágneses tengelyét, a sötétkék nyíl pedig a forgástengelyét jelzi. (Forrás: NASA/Scientific Visualization Studio/Tom Bridgman)

Ez a különlegesség keltette fel Gina DiBraccio (Goddard Űrközpont) és munkatársa, Dan Gershman űrfizikus figyelmét. Ők a NASA egy olyan kutatócsoportjának tagjai, amely új küldetést dolgoz ki a jeges óriásokhoz, az Uránuszhoz és a Neptunuszhoz, és ennek keretében megoldandó rejtélyek után kutattak. Az Uránusz furcsa mágneses tere, amelyet utoljára több mint 30 éve vizsgáltak meg, jó kezdetnek látszott, ezért letöltötték a Voyager-2 magnetométerének adatait. Ez az eszköz vizsgálta az Uránusz közelében a mágneses tér erősségét és irányát. Nem volt elképzelésük arról, hogy mit fognak találni, de részletesebb adatsort akartak, mint a korábbi tanulmányok, ezért 1,92 másodpercenként vettek fel új adatpontokat. A korábbi sima vonalak helyén egyenetlenségek, kiugrások jelentek meg. És akkor meglátták az apró cikkcakkot, ami fontosnak bizonyult.

A Voyager-2 magnetométere által az 1986-os közelítés során mért adatok. A piros vonal a 8 perces időszakokra átlagolt adatvonal – ezt használták a korábbi tanulmányok. Feketével látható ugyanazoknak az adatoknak az 1,92 másodperces felbontással ábrázolt görbéje, amely feltárta a plazmoid cikkcakkos aláírását. (Forrás: NASA/Dan Gershman)

A Voyager-2 Neptunusz-közelítése idején kevéssé ismert plazmoidokról azóta kiderült, hogy fontos szerepet játszanak a bolygók tömegvesztésében. Ezek a hatalmas plazma- vagy gázbuborékok a „mágneses farokról” válnak le, a bolygó mágneses terének arról a részéről, amelyet a Nap hátrafúj, mint egy szélzsákot. Idővel az elszabaduló plazmoidok elszívhatják az ionokat a bolygó légköréből, és így alapvetően megváltoztathatják annak összetételét. A jelenséget a Földön és más bolygókon is megfigyelték, de az Uránuszon még nem.

A DiBraccio és Gershman által talált plazmoid mindössze 60 másodperces nyomot hagyott a Voyager-2 45 órás Uránusz-közelítése során. Csak egy gyors fel-le ugrás a magnetométer adataiban. „Ha a plazmoidot 3D-ben ábrázoljuk, akkor inkább hengernek látszik.” – mondta Gershman.

Az eredményeket összevetették a Jupiternél, a Szaturnusznál és a Merkúrnál megfigyelt plazmoidokkal, és ennek alapján egy legalább 204 ezer kilométer hosszú és nagyjából 400 ezer kilométer átmérőjű hengert kaptak. A többi bolygó plazmoidjához hasonlóan ez is töltött részecskékkel – a kutatók szerint főként ionizált hidrogénnel – volt tele.

A plazmoid belsejéből származó, a Voyager-2 áthaladásakor gyűjtött adatok utalnak a képződmény eredetére is. Míg egyes plazmoidok csavarodott belső mágneses térrel rendelkeznek, DiBraccio és Gershman sima, zárt mágneses hurkokat figyelt meg. A hurokszerű plazmoidok általában úgy jönnek létre, hogy egy forgó bolygó légkörének kis része az űrbe szökik. „A centrifugális erő átveszi a hatalmat, és a plazmoid leszakad.” – mondta Gershman. A kutatók becslése szerint az ehhez hasonló plazmoidok az Uránusz légkörvesztésének 15–55 százalékáért felelősek. Ez nagyobb arány, mint a Jupiter vagy a Szaturnusz esetében.

Egyetlen adatsor segítségével nem lehet megmondani, hogy mennyiben változott a folyamat az elmúlt időben. Az eredmények inkább újabb kérdéseket vetnek fel a bolygóval kapcsolatban – de még maguk a kérdések sem tiszták.

Forrás: NASA

Hozzászólás

hozzászólás