Отправка космического аппарата к Урану занимает высокие позиции в списке желаний многих планетологов.
Ледяной гигант Уран остаётся одной из наименее исследованных планет в Солнечной системе. Однако прежде чем отправить к нему исследовательскую миссию, необходимо ответить на важный вопрос: какие именно инструменты окажутся наиболее полезными для изучения этого загадочного мира? Авторы нового исследования считают, что использование детекторов энергетически нейтральных атомов может быть многообещающим.
Энергетически нейтральные атомы (ENA) образуются в результате столкновения быстро движущегося положительно заряженного иона с нейтральной частицей, в ходе которого ион «забирает» у неё электрон. В результате образуется нейтральный атом, который, сохраняя высокую энергию, освобождается от воздействия магнитного поля и движется по прямой.
Измеряя количество, направления движения и уровни энергии таких атомов с помощью детекторов, учёные могут создавать трёхмерные модели, которые раскрывают структуру и динамику магнитных систем. ENA-детекторы уже значительно углубили понимание космической среды вокруг Земли, Марса, Сатурна и Солнца, а также взаимодействий на границе Солнечной системы.
До недавнего времени оставалось неясным, сможет ли ENA-визуализация быть полезной при исследовании Урана, чья магнитосфера имеет особую сложность: магнитное поле сильно смещено и наклонено относительно оси вращения, а вокруг планеты и её ледяных лун находится облако нейтральных частиц.
![Слева: так Уран видели аналоговые камеры "Вояджера-2" во время пролета в 1986 году, когда космический корабль находился в нескольких десятках радиусов планет от Урана. Справа: гипотетическое наблюдение магнитосферы Урана с точки зрения энергетически нейтрального атома на основе одного из сценариев распределения заряженных и нейтральных частиц вокруг Урана. Оси Z и M указывают ориентацию планетарной и магнитосферной систем соответственно.](https://resizer.mail.ru/p/01c68e1b-badd-5961-81e2-4e71d17d92ad/AQAKOd9HFdWtEqFC4k8GTYfSUje7Vtr2euYm8CPcbTISkL8M2kcZ2m0SuKjp5is6p7LgZkcBWQF2cJfUVDaUviZTDkE.jpg "Слева: так Уран видели аналоговые камеры "Вояджера-2" во время пролета в 1986 году, когда космический корабль находился в нескольких десятках радиусов планет от Урана. Справа: гипотетическое наблюдение магнитосферы Урана с точки зрения энергетически нейтрального атома на основе одного из сценариев распределения заряженных и нейтральных частиц вокруг Урана. Оси Z и M указывают ориентацию планетарной и магнитосферной систем соответственно.")
Международная группа исследователей провела моделирование, которое подтвердило, что энергетически нейтральные атомы действительно могут быть обнаружены у Урана, и их исследование может предоставить ценную информацию о сложной магнитосфере планеты.
В симуляции использовались реалистичные параметры, основанные на доступных данных об Уране. Ученые смоделировали, что мог бы зарегистрировать детектор, аналогичный установленному на зонде Cassini у Сатурна, если бы он находился на борту Вояджера-2 во время его быстрого пролета мимо Урана в 1986 году.
Результаты показывают высокую вероятность того, что такой детектор смог бы зафиксировать энергетически нейтральные атомы, которые образуются в результате столкновений протонов с нейтральными частицами, покидающими атмосферу планеты. Это помогло бы лучше понять структуру магнитосферы Урана. Поскольку распределение протонов в ней изучено недостаточно, авторы работы рассмотрели несколько сценариев, и даже в самом неблагоприятном из них ENA оставались обнаружимыми.
Ученые предполагают, что результаты моделирования могут служить убедительным аргументом в пользу необходимости включения ENA-детекторов в будущие миссии к Урану: такие устройства значительно расширят научные горизонты экспедиции к этому удалённому ледяному гиганту.
Фото: hi-tech.mail.ru