«Пробки» из частиц: ученые близки к разгадке тайны слабых радиационных поясов Урана
Сразу же после открытия радиационных поясов на Уране перед наукой встала проблема: они оказались гораздо слабее, чем были должны. На протяжении нескольких десятилетий ученые с разных концов подбирались к ее решению. Новую разгадку предложил небольшой коллектив планетологов, который обратил внимание на необычный наклон магнитного поля планеты. Возможно, дело в огромных «пробках», которые тем самым создаются для элементарных частиц.
Загадка радиационных поясов Урана стоит перед учеными с января 1986 года, когда мимо планеты пролетел исследовательский зонд «Вояджер-2». Созданные на пике тогдашних технологий приборы впервые описали магнитное поле ледяного гиганта: оно оказалось асимметричным и наклоненным примерно на 60° к оси вращения. И они же измерили мощь радиационного пояса планеты, которое оказалось примерно в 100 раз слабее, чем звучало в самых осторожных прогнозах.
Долгое время эти два факта считались полунезависимыми друг от друга — пока несколько ученых не пришли к выводу, что между ними может скрываться причинная связь. Тем более что асимметричного магнитного поля, подобного урановому (как выяснилось в ходе дальнейших исследований), нет «больше ни у одного объекта в Солнечной системе».
Среди эффектов, к которым может привести данная асимметрия, оказался один крайне интересный. А именно деформация радиационных поясов: так, что с одной стороны планеты они окажутся невероятно сжатыми (и, следовательно, очень мощными), а с другой — протяженными и разреженными. Что если «Вояджер-2» пролетел как раз через зону второго типа и не мог получить всеохватывающих данных о потоках частиц вокруг Урана?
Одного лишь выдвижения гипотезы мало, и чтобы ее подтвердить, команда из трех исследователей провела компьютерное моделирование. В ходе него пришлось отказаться от примитивной модели дипольного магнитного поля: было задействовано более сложное квадрупольное (с четырьмя «пиками»). Выяснилось, что при прохождении через зоны с разной напряженностью заряженные частицы ускоряются или замедляются, скапливаясь в некоторых районах в настоящие «пробки». При этом в других местах этих «застрявших» частиц не хватает, поэтому их поток разрежен.
Тем не менее при реконструкции пролета «Вояджера-2» ученых ждало две новости. Первая — хорошая: зонд действительно мог проследовать через зону разреженного радиационного потока. Вторая — чуть хуже: эта возможность не объясняет разницы с его прогнозируемой интенсивностью в сто раз.
Тем не менее исследователи уверены, что движутся в верном направлении, и неполное разрешение загадки лишь подстегнет дальнейшие исследования ледяного гиганта. Особенно в свете того, что в начале будущего десятилетия к нему должен будет отправиться новый исследовательский аппарат. А по дороге к рубежам Солнечной системы он имеет все шансы заняться ловлей гравитационных волн.
