Zurück zu den Voyager 2-Daten entdeckten Wissenschaftler ein weiteres Geheimnis über Uranus

Hallo Leser! Mein Name ist Irina, ich leite einen Telegrammkanal über Astrophysik und Quantenmechanik "Quant" . Heute habe ich für Sie eine Übersetzung eines Artikels über den Planeten Uranus oder vielmehr über sein Geheimnis vorbereitet, der kürzlich entdeckt wurde.

Viel Spaß beim Lesen!



Voyager 2 machte dieses Bild am 14. Januar 1986, als es sich dem Planeten Uranus näherte. Die neblige bläuliche Farbe des Planeten ist auf das Vorhandensein von Methan in seiner Atmosphäre zurückzuführen, das rote Lichtwellen absorbiert.

Nach achteinhalb Jahren seiner großen Reise durch das Sonnensystem war das Raumschiff Voyager 2 der NASA bereit für ein neues Treffen. Dies geschah am 24. Januar 1986 und bald wird er sich mit dem mysteriösen siebten Planeten, dem eisigen Uranus, treffen.
In den nächsten Stunden flog die Voyager 2 innerhalb von 81.433 Kilometern von den bewölkten Gipfeln des Uranus und sammelte Daten, die zwei neue Ringe, 11 neue Monde und Temperaturen unter minus 214 Grad enthüllten Celsius). Der Datensatz ist immer noch die einzige enge Dimension, die wir jemals auf dem Planeten gemacht haben.

Drei Jahrzehnte später entdeckten Wissenschaftler, nachdem sie diese Daten erneut untersucht hatten, ein weiteres Geheimnis.
Voyager 2 flog vor 34 Jahren, ohne dass dies der gesamten Weltraumphysik bekannt war, durch ein Plasmoid - eine riesige Magnetblase, die Uranus in den Weltraum hätte tragen können. Diese Entdeckung wirft neue Fragen über das einzigartige magnetische Medium des Planeten auf.

Die Atmosphäre der Planeten im gesamten Sonnensystem sickert in den Weltraum. Wasserstoff steigt von der Venus auf, um sich dem Sonnenwind anzuschließen, einem kontinuierlichen Partikelstrom, der die Sonne verlässt. Jupiter und Saturn werfen Kugeln aus ihrer elektrisch geladenen Luft aus. Sogar die irdische Atmosphäre ist undicht. (Keine Sorge, sie wird noch ungefähr eine Milliarde Jahre hier bleiben.)

Diese Effekte sind auf der Skala der menschlichen Zeit vernachlässigbar, aber mit einer ausreichend langen Zeit kann ein atmosphärisches Leck das Schicksal des Planeten radikal verändern. Betrachten Sie als Beispiel den Mars.

"Der Mars war früher ein feuchter Planet mit einer dichten Atmosphäre", sagte Gina Dibraccio, Weltraumphysikerin am Goddard Space Flight Center der NASA und wissenschaftliche Mitarbeiterin am Projekt Mars Atmosphere and Volatile Evolution oder der Mission MAVEN. "Es hat sich im Laufe der Zeit weiterentwickelt" - 4 Milliarden Jahre Leckage in den Weltraum - "um der trockene Planet zu werden, den wir heute sehen."



Das Magnetfeld von Uranus. Der gelbe Pfeil zeigt die Sonne an, hellblau zeigt die magnetische Achse von Uranus an und dunkelblau zeigt die Rotationsachse von Uranus an.

Die atmosphärische Flucht wird durch das Magnetfeld des Planeten gesteuert, das diesen Prozess sowohl unterstützen als auch behindern kann. Wissenschaftler glauben, dass Magnetfelder den Planeten schützen können, indem sie die Explosionen des Sonnenwinds reflektieren, die die Atmosphäre zerstören. Sie können aber auch Flugmöglichkeiten schaffen, wie riesige Kugeln, die sich von Saturn und Jupiter lösen, wenn sich die Linien des Magnetfelds verheddern. Um zu verstehen, wie sich die Atmosphäre verändert, achten Wissenschaftler auf den Magnetismus.

Dies ist ein weiterer Grund, warum Uranus so ein Rätsel ist. Der Flug der Voyager 2 im Jahr 1986 zeigte, wie magnetisch seltsam dieser Planet ist.

"Die Struktur, die Art und Weise, wie sie sich bewegt ...", sagt Dibraccio, "Uranus existiert wirklich für sich."

Im Gegensatz zu jedem anderen Planeten in unserem Sonnensystem dreht sich Uranus fast perfekt auf seiner Seite und macht in 17 Stunden eine vollständige Revolution. Die Achse seines Magnetfelds ist 60 Grad von der Rotationsachse entfernt. Wenn sich der Planet dreht, schwingt seine Magnetosphäre, der durch sein Magnetfeld ausgeschnittene Raum, wie ein schlecht geworfener Fußball. Wissenschaftler wissen immer noch nicht, wie sie es modellieren sollen.

Diese Kuriosität zog Dibraccio und ihren Co-Autor Dan Gershman, einen Kollegen in der Weltraumphysik, zu dem Projekt an. Beide waren Teil eines Teams, das Pläne für eine neue Mission bei den „Eisriesen“ Uranus und Neptun entwickelte, und sie suchten nach Rätseln, die gelöst werden konnten. Das seltsame Magnetfeld von Uranus, das zuletzt vor über 30 Jahren gemessen wurde, schien ein guter Ausgangspunkt zu sein.

Daher haben sie die Messwerte des Voyager 2-Magnetometers hochgeladen, das die Stärke und Richtung der Magnetfelder in der Nähe von Uranus beim Vorbeiflug des Raumfahrzeugs verfolgte. Ohne eine Ahnung zu haben, was sie finden würden, kamen sie näher als frühere Studien und zeichneten alle 1,92 Sekunden einen neuen Datenpunkt. Glatte Linien machten gezackten Stacheln und Einbrüchen Platz. Und dann sahen sie ihn: einen winzigen Zickzack mit einer großen Geschichte.

"Was denkst du, es könnte ... ein Plasmoid sein?" Fragte Gershman Dibraccio und bemerkte diesen Kringel.

Plasmoiden, die während des Voyager 2-Fluges wenig bekannt waren, haben sich seitdem als ein wichtiger Weg erwiesen, um von Planeten Masse zu verlieren. Diese riesigen Plasmablasen oder elektrifiziertes Gas werden vom Ende des Magnetschwanzes des Planeten gepflückt - dem Teil seines Magnetfelds, den die Sonne wie ein Windschock zurückbläst. Mit ausreichender Zeit können schwer fassbare Plasmoide Ionen aus der Atmosphäre des Planeten zusammenführen und seine Zusammensetzung grundlegend verändern. Sie wurden auf der Erde und anderen Planeten beobachtet, aber noch hat niemand Plasmoiden auf Uranus entdeckt.

"Ich denke, es ist wirklich", sagte Dibraccio.



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Das von Dibraccio und Gershman entdeckte Plasmoid benötigte nur 60 Sekunden für den 45-stündigen Flug der Voyager 2 auf Uranus. Es war wie ein schnelles Auf und Ab der Magnetometerdaten. "Aber wenn Sie es in einem dreidimensionalen Bild darstellen, wird es wie ein Zylinder aussehen", sagte Gershman.

Im Vergleich ihrer Ergebnisse mit den auf Jupiter, Saturn und Merkur beobachteten Plasmoiden schätzten sie die zylindrische Form auf eine Länge von mindestens 204.000 Kilometern und einen Durchmesser von bis zu 400.000 Kilometern. Wie alle planetaren Plasmoide war es voller geladener Teilchen - hauptsächlich ionisierter Wasserstoff.
Instrumentenablesungen im Plasmoid - als Voyager 2 durch das Plasmoid flog - spielten auf seinen Ursprung an. Während einige Plasmoide ein verdrehtes inneres Magnetfeld haben, beobachteten Dibraccio und Gershman glatte geschlossene Magnetschleifen. Solche schleifenförmigen Plasmoide bilden sich normalerweise, wenn ein sich drehender Planet Teile seiner Atmosphäre in den Weltraum wirft.

"Zentrifugalkräfte übernehmen, und das Plasmoid löst sich", sagte Gershman. Nach ihren Schätzungen können solche Plasmoide 15 bis 55% des Massenverlusts der Atmosphäre auf Uranus ausmachen, mehr als auf Jupiter oder Saturn. Es ist möglich, dass Uranus auf diese Weise seine Atmosphäre in den Weltraum entleert.

Wie hat eine Plasmoidflucht Uranus im Laufe der Zeit verändert? Es ist schwer zu sagen, nur eine Reihe von Beobachtungen zu haben.

"Stellen Sie sich vor, ein Raumschiff flog gerade durch diesen Raum und versuchte, die ganze Erde zu charakterisieren", sagt Dibraccio. "Offensichtlich wird er Ihnen nichts darüber erzählen, was die Sahara oder die Antarktis ist."

Die Ergebnisse helfen jedoch dabei, neue Fragen über den Planeten zu formulieren.
"Deshalb liebe ich die Planetenforschung", sagte Dibraccio. "Du gehst immer dorthin, wo du es wirklich nicht weißt."