Jowisz, jako największa planeta Układu Słonecznego, generuje pole magnetyczne od 16 do 54 razy silniejsze od ziemskiego, jak wynika z danych NASA. Jego magnetosfera to największa ciągła struktura w naszym układzie planetarnym poza heliosferą – rozciąga się na ponad 3 miliony kilometrów w stronę Słońca i sięga niemal orbity Saturna w przeciwnym kierunku.
Czytaj też: Zielona błyskawica na Jowiszu. Nowa burza na gazowym olbrzymie jest większa od Ziemi!
W okolicach północnego bieguna Jowisza instrumenty Juno wykryły obszary o niezwykle niskiej gęstości elektronów – zaledwie 0,001 cząstki na centymetr sześcienny – przy jednoczesnym występowaniu pola magnetycznego o natężeniu 2 militesli. Te ekstremalne warunki doprowadziły do sytuacji, w której częstotliwość plazmowa elektronów okazała się niższa niż częstotliwość cyklotronowa jonów. Jest to zjawisko niespotykane w magnetosferze Ziemi.
Warunki w polarnej magnetosferze Jowisza, charakteryzujące się silnym polem magnetycznym i niską gęstością plazmy, tworzą sytuację unikalną wśród środowisk plazmowych odwiedzonych do tej pory przez statki kosmiczne, gdzie częstotliwość plazmowa elektronów jest mniejsza niż częstotliwość cyklotronowa jonów — Robert Lysak, Uniwersytet Minnesoty
Odkryte fale Alfvéna-Langmuira zachowują się w fascynujący sposób. Przy małej liczbie falowej przypominają klasyczną falę Alfvéna (związaną z jonami), natomiast przy dużej liczbie falowej przechodzą w falę Langmuira (charakterystyczną dla elektronów). Taki fenomen nigdy wcześniej nie został wykryty w Układzie Słonecznym. Zarejestrowane fale wykazują też charakterystyczny kształt spodka, pojawiający się, gdy sonda przelatuje bezpośrednio nad ich źródłem. W przeciwieństwie do ziemskich warunków, gdzie fale Langmuira i Alfvéna występują oddzielnie, na Jowiszu zaobserwowano płynne przejście między tymi dwoma typami oscylacji.
Skąd się biorą dziwne fale na Jowiszu?
Zespół Roberta Lysaka z Uniwersytetu Minnesoty ustalił, że energia tych fal prawdopodobnie pochodzi od strumieni elektronów o wysokiej energii (od 1 keV do 2 MeV), przyspieszających w górę, które Juno po raz pierwszy wykryła w 2016 roku. Sonda Juno po raz pierwszy zaobserwowała takie wiązki w północnych regionach polarnych Jowisza w 2016 roku. Mechanizm powstawania fal może wiązać się z rezonansem Landaua, co szczegółowo opisano w czasopiśmie Physical Review Letters.
Odkrycie nowego typu fal plazmowych poszerza nasze rozumienie nie tylko Jowisza, ale potencjalnie innych obiektów kosmicznych. Naukowcy sugerują, że podobne warunki mogą występować na innych gazowych olbrzymach, silnie namagnesowanych egzoplanetach czy nawet gwiazdach. Zebrane w toku badań dane pokazują, że na wysokich szerokościach północnych Jowisza, gdzie pole magnetyczne planety spada do zaledwie 40-krotności ziemskiego, częstotliwości plazmowe były znacznie niższe niż częstotliwość żyroskopowa jonów, co jest przeciwieństwem tego, co normalnie byłoby obserwowane.
Czytaj też: Chińska sonda wykryła w kosmosie niespotykany wcześniej sygnał
Poza tym przeprowadzone ekspertyzy poszerzają naszą wiedzę o plazmie – dominującym stanie materii we wszechświecie, choć rzadko spotykanym na Ziemi. Ekstremalne warunki, takie jak te na Jowiszu, działają jak kosmiczne laboratorium, odsłaniając nowe zjawiska fizyczne. Choć trudno mówić tu o rewolucji, to na pewno jest to krok do przodu w rozumieniu procesów rządzących plazmą kosmiczną. Jako że rozpoczęta w 2011 roku misja Juno wciąż trwa, to można mieć nadzieję, iż dojdzie do kolejnych rewolucyjnych obserwacji związanych z mechanizmami występującymi na Jowiszu.