Новые наблюдения показали, что полярные сияния на четырех крупнейших спутниках Юпитера окрашены в густо-красный цвет, а на Ио — еще и с оттенками желтого и оранжевого.
Когда солнечный ветер взаимодействует с атмосферой, он может возбуждать входящие в нее атомы, заставляя их излучать. Направляемые магнитным полем частицы солнечного ветра входят в верхние слои атмосферы в районах полюсов, что приводит к появлению полярных сияний. Такое свечение можно наблюдать не только на Земле, но и на других планетах Солнечной системы, включая Юпитер, где они особенно интенсивны.
Юпитер обладает исключительно мощной магнитосферой, а его газовая оболочка состоит в основном из водорода и гелия, поэтому полярные сияния этого гиганта ярче всего видны в синей и ультрафиолетовой областях спектра. Однако и планетами такие процессы не ограничиваются. Тот же Юпитер окружают десятки спутников, в том числе четыре крупнейших, открытые еще Галилеем, — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто.
Наблюдать их полярные сияния намного сложнее, но недавно астрономам, работающим в гавайской Обсерватории Кека, удалось рассмотреть свечение на всех четырех галилеевых спутниках. Об этом они пишут в паре статей (1, 2), опубликованных в Planetary Science Journal.
Увидеть полярные сияния галилеевых лун нелегко, поскольку это свечение совсем тускло и «перекрывается» излучением Солнца, отраженным от поверхности. Поэтому ученые вели наблюдения, пока спутники находились в тени гигантской планеты. В такие периоды они делаются практически невидимыми. «Слабое свечение полярных сияний становится единственным свидетельством тому, что мы навели телескоп в правильном направлении», — рассказала Катрин де Клеер (Katherine de Kleer), одна из авторов работы.
Атмосферы всех четырех спутников сравнительно богаты кислородом, хотя куда более разрежены, чем на Земле. На Европе, Ганимеде и Каллисто кислород образуется из-за сублимации льда с поверхности и последующего разложения молекул воды под действием радиации. На Ио он появляется из-за распада молекул диоксида серы. Так или иначе, но присутствие молекулярного кислорода окрашивает полярные сияния спутников в глубокий красный цвет.
На Европе и Ганимеде это излучение уходит даже в инфракрасную область спектра. Кроме того, на Ио, который считается самым вулканически активным телом во всей Солнечной системе, атмосфера наполнена выбросами, содержащими хлориды натрия и калия. Они придают местным полярным сияниям новые необычные цвета, включая желто-оранжевый.
Полярные сияния галилеевых лун Юпитера находятся под сильным влиянием его магнитного поля. Поэтому их интенсивность сильно варьируется по мере вращения огромной планеты. Любопытно, что и сами спутники могут воздействовать на юпитерианские полярные сияния. Ранее было показано, что выбросы вулканов Ио, достигая его атмосферы, заставляют ярче вспыхивать «короны» у полюса.