Отсутствие магнитных полей поставило бы под сомнение наше понимание внутренних структур планет-гигантов. Планетарная обитаемость в идеале, большая выборка планет с различными составами атмосферы и свойствами магнитного поля была бы доступна для проверки степени, в которой присутствие магнитного поля защищает атмосферу.
Среди факторов, которые, как ожидается, повлияют на обитаемость планет, научная стратегия экзопланет определила “присутствие и силу магнитного поля глобального масштаба, которое зависит от внутреннего состава и тепловой эволюции....“ Далее, " ... сохранение вторичной атмосферы в масштабах миллиардов лет требует низких атмосферных потерь, которым, в свою очередь, может способствовать присутствие планетарного магнитного поля ...."
Особенности атмосфер
Сравнение Земли с Марсом и Венерой часто используется для поддержки аргумента о том, что магнитные поля могут предотвратить потерю воды в атмосфере. Земля, с ее сильным дипольным полем, имеет атмосферу, имеющая жидкую воду на поверхности, поддерживает жизнь.
Марс, которому не хватает сильного глобального поля, имеет атмосферное давление менее 1% от земного, но поверхностная намагниченность и морфология, такие как озерные пласты, предполагают, что сильное глобальное магнитное поле и поверхностная жидкая вода существовали там когда-то.
Венерианская атмосфера, не защищенная глобальным магнитным полем, имеет поверхностное давление 90 земного, но с небольшим содержанием воды. Ранее вода на Венере могла быть диссоциирована, причем водород терялся в космосе, а кислород поглощался в породах земной коры.
Действительно, Земля имела бы значительную атмосферу с преобладанием CO2, если бы не влияние океанов Земли на удаление CO2 из атмосферы. Наблюдения космического аппарата подтверждают, что солнечный ветер застаивается в носовой части магнитосферы планеты, при этом основная часть плазмы отклоняется вокруг магнитосферной полости.
Таким образом, кажется вероятным, что глобальное поле уменьшает атмосферные потери планеты, в частности, помогая удерживать ионы водорода и кислорода, которые составляют воду, но, как ни удивительно, Венера, Земля и Марс имеют аналогичные современные атмосферные потери.
Исследования земных полярных областей, где солнечный ветер непосредственно доступен через соединительные полевые линии, указывают на значительные атмосферные (O+) потери.
Обнаружение планетарных магнитных полей
Прогресс в следующем десятилетии и за его пределами прямая мера магнитного поля планеты может быть определена по ее электронному циклотронному мазерному излучению.
Это излучение происходит до характерной частоты, определяемой частотой полярного циклотрона, которая, в свою очередь, зависит от магнитного поля планеты.
Кроме того, существуют законы масштабирования, основанные на планетах Солнечной системы. Масштабирование является прогностическим, поскольку светимости Урана и Нептуна предсказывались до встречи с "Вояджером-2".
В последнее десятилетие наблюдалась работа телескопов, предназначенных для наблюдения ниже 90 МГц, включая несколько экземпляров длинноволнового массива и низкочастотного массива.
Существенным ограничением для наземных телескопов является ионосфера Земли, которая непрозрачна, примерно ниже 10 МГц. Этот естественный предел препятствует наземным наблюдениям самой земли, Сатурна, Урана и Нептуна.
Вероятно, этот предел исключает наблюдения сверхземель и мини-Нептунов. Концепция космического эксперимента Sun Radio Interferometer Space Experiment (SunRISE) - это космический телескоп, который предназначен для наблюдения Солнца на частотах ниже 15 МГц и находится в расширенной фазе исследования.
Если выбран вариант перехода к разработке, «SunRISE» будет запущен в 2024 году. Восход солнца вряд ли будет достаточно чувствительным, чтобы обнаружить экзопланету, но он должен обнаружить Сатурн, тем самым доказав концепцию космического телескопа для изучения экзопланетных магнитосферных излучений.
Стратегия освоения космического пространства
Таким образом, возникает естественная стратегия на следующее десятилетие и последующий период.
1. Наземные и космические исследования окрестностей Солнечной системы позволят уточнить целевой список планет-мишеней, для которых измерения магнитного поля были бы как возможными, так и ценными, особенно в том, что касается состава атмосферы и внутренней структуры.
2. Миссия «Juno» и потенциально последующие миссии на внешние планеты улучшат наши знания о магнитных «динамо – машинах» газовых планет-гигантов.
3. Наземные телескопы, например «LWA» и «LOFAR», улучшат чувствительность и методы обнаружения внеземных планетарных магнитосферных излучений, с вероятным фокусом на гигантских планетах и потенциальными сюрпризами от мини-Нептунов, если их поля достаточно сильны.
4. Неожиданности могут также быть результатом наблюдений на более высоких частотах более молодых планет, которые могут поддерживать более высокие магнитные поля, с помощью таких телескопов: «VLA», «GMRT», «Аресибо», «GBT» или «MeerKAT».
5. Восход солнца продемонстрирует технологии для будущего космического телескопа, предназначенного для изучения экзопланет с меньшей силой магнитного поля, таких как мини-Нептуны, суперземли и планеты земной группы.
