След Каллисто: последний штрих в картине юпитерианских сияний
За сотни миллионов километров от Земли, на гигантском газовом шаре Юпитера, разворачивается одно из самых захватывающих и загадочных световых шоу — полярные сияния, чья яркость и масштабы превосходят все, что мы можем наблюдать на нашей планете. Эти мерцающие огни, окутывающие полюса Юпитера, — не просто красивое зрелище, а индикатор сложных взаимодействий между планетой, солнечным ветром и ее многочисленными спутниками. В отличие от Земли, где Луна не оказывает заметного влияния на полярные сияния, на Юпитере все иначе: его крупнейшие луны, вращающиеся в мощном магнитном поле, сами становятся источниками уникальных световых следов в атмосфере планеты. Эти явления, известные как «спутниковые следы», — как будто отпечатки пальцев небесных тел, оставляемые в ярких всполохах на полюсах Юпитера.
Долгое время ученые знали, что три из четырех галилеевых спутников — Ио, Европа и Ганимед — оставляют такие следы, каждый со своей особой «подписью» в ультрафиолетовом свете. Однако четвертый, Каллисто — самый удаленный и самый спокойный из этой четверки — упорно отказывался раскрывать свои секреты. Несмотря на многочисленные попытки обнаружить его след с помощью космического телескопа «Хаббл», сигнал оставался неуловимым. Причиной была не только чрезвычайная слабость свечения, но и то, что предполагаемое место его появления почти всегда оказывалось затененным более яркой и мощной структурой — главным овалом полярных сияний Юпитера, где доминируют процессы, связанные с внутренними механизмами магнитосферы планеты.
Все изменилось благодаря миссии НАСА «Юнона», которая с 2016 года совершает полеты в непосредственной близости от полюсов Юпитера, предоставляя беспрецедентные данные о его магнитном поле, атмосфере и взаимодействии с окружением. Уникальная орбита «Юноны» позволяет аппарату заглянуть в регионы, недоступные для других наблюдений, включая высокие широты, где формируются полярные сияния.
Однако, чтобы увидеть след Каллисто, требовалось не просто удачное положение аппарата — нужно было почти чудо: совпадение нескольких крайне редких условий. Во-первых, траектория «Юноны» должна была пересечь линию магнитного поля, соединяющую Каллисто и Юпитер, чтобы инструменты могли зафиксировать потоки частиц и электромагнитные волны, связанные с этим взаимодействием. Во-вторых, главный овал полярных сияний должен был временно сместиться, освободив «окно» для наблюдения за слабым спутниковым следом.
Такое счастливое стечение обстоятельств произошло в сентябре 2019 года, во время 22-го оборота «Юноны» вокруг Юпитера. В этот момент массивный выброс солнечной плазмы — так называемый высокоплотный солнечный поток — проник в магнитосферу Юпитера, вызвав временный сдвиг полярного сияния в сторону экватора. Этот космический «шторм» словно отодвинул занавес, скрывавший слабый световой след Каллисто. Впервые ученые смогли зафиксировать ультрафиолетовое свечение, связанное с этим спутником, и одновременно измерить параметры плазмы, магнитных полей и волн вдоль магнитной линии, соединяющей Каллисто с атмосферой Юпитера.
Это открытие стало важной вехой в планетологии. Оно окончательно подтвердило, что все четыре галилеевых спутника — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — активно взаимодействуют с магнитосферой Юпитера, создавая собственные полярные сияния. Удивительно, что даже Каллисто, который не обладает значительным внутренним магнитным полем и не имеет активной вулканической деятельности, как Ио, или подповерхностного океана, как Европа и Ганимед, все же оставляет след в атмосфере Юпитера. Это говорит о том, что механизм формирования спутниковых следов сложнее, чем считалось ранее, и зависит не только от внутренних свойств луны, но и от ее положения в магнитном поле планеты, а также от динамики солнечного ветра.
Работа международной группы ученых под руководством Йонаса Рабиа из Института исследований астрофизики и планетологии (IRAP) в Тулузе, опубликованная 1 сентября 2025 года в журнале Nature Communications, представляет собой синтез данных, полученных как непосредственно космическим аппаратом «Юнона», так и дистанционными наблюдениями.
Исследователи не только обнаружили след Каллисто, но и проанализировали его природу, сравнив с другими спутниковыми следами. Оказалось, что, несмотря на слабость сигнала, он подчиняется тем же физическим законам, что и следы его «собратьев», — это результат электрических токов, протекающих вдоль магнитных силовых линий и ускоряющих частицы в атмосфере Юпитера.
Таким образом, открытие следа Каллисто завершает картину взаимодействия галилеевых спутников с Юпитером, словно последний штрих в портрете сложной и динамичной системы, где планета и ее луны связаны невидимыми, но мощными нитями магнитного поля.