Sarki fények a Merkúron

A Naprendszerben minden egyes bolygót elér a Napból eredő napszél, vagyis nagyenergiás részecskeáramlat, ám az, hogy miféle kölcsönhatások alakulhatnak ki a bolygó és a napszél közt, a magnetoszféra és a légkör tulajdonságai alapján dől el. A földi körülmények alapján jó ideje tudjuk, hogy a sarki fények miféle, a napszélnek köszönhető mágneses és légköri kölcsönhatások következtében születnek. Több Naprendszer-béli bolygón is ismerjük már a sarki fények jelenségét, ám e bolygók közt hatalmas különbségek vannak. Az világos, hogy egy mágneses térrel rendelkező bolygó esetében van arra lehetőség, hogy sarki fény kialakuljon, persze légkörre is szükség van hozzá, hisz a légköri molekulák gerjesztéséből lesz a fénykibocsátás.

A Merkúr esetében ez utóbbi kissé problémásnak tűnik, klasszikus értelemben vett légköre ugyanis nincs a legbelső bolygónak. Ami van, az rendkívül ritka (mondhatni: légkört is gyártó üzemben készült), ennek köszönhető, hogy egész egyszerűen nincs esélye a napszél részecskéinek ütközni e légkör részecskéivel. Klasszikus sarki fény tehát itt nem alakulhat ki. A modellszámítások azonban azt jelezték, hogy a napszél így eléri a felszínt, és ott válthat ki röntgenfluoreszcens fénylést, amit korábbi Merkúr-megfigyelő űrszondák egyébként észleltek is. Ezt a felszíni röntgensugárzást nevezték röntgen sarki fénynek a szakemberek, kissé tágan értelmezve a jelenséget. A Nature Communications folyóiratban nemrégiben közzé tett kutatás során az ezt eredményező folyamatot vizsgálták meg az európai-japán BepiColombo űrszonda mérései alapján.

2021 októberében a szonda egy gravitációs hintamanővert hajtott végre a Merkúr mellett elrepülve (2025-ben fog pályára állni majd), és eközben a plazmát vizsgáló 5 műszere is üzemelt. Ezek méréseit vizsgálta most át egy kutatócsoport. A Merkúr az egyetlen kőzetbolygó a Földön kívül, amelynek rendes magnetoszférája van (a Mars csak foltokban mágneses). Az űrszonda 200 kilométerre közelítette meg a manőver során a bolygót, így megfigyelhette a plazma-magnetoszféra kölcsönhatást.

A Merkúr esetében kiderült már korábban, hogy a mágneses tere (ez a földinek kb. a tizede erősségű) sokkal gyorsabban, de kisebb léptékben reagál a napszéllel való találkozásra, annak változásaira, mint a földi magnetoszféra. Azt azonban megfigyelési lehetőségek híján nem láttuk eddig, hogy ennek hatására a plazma, s főként a negatív töltéssel rendelkező elektronok miként viselkednek. E hiányosságot sikerült most a hintamanőver során bepótolni: közvetlenül megfigyelte az elektronokat a szonda, és kiderült, hogy a magnetoszféra által felgyorsított elektronok a Merkúr felszíne felé zuhognak, és a felszínen röntgensugárzást okoznak.

Általános jelenségnek tekinthető tehát az, hogy egy bolygó magnetoszférájában felgyorsulnak az elektronok, és a bolygó irányába mozdulnak el. Ezt elősegíti a bolygók mágneses uszályában (a magnetoszféra azon oldalán, ami a Nappal ellentétes oldalon elnyúlik) bekövetkező visszakapcsolódási jelenség. Ennek során a napszélben eltorzuló magnetoszféra erővonalai összekapcsolódnak egymással a bolygó éjszakai oldalán, és ez mintegy löketként a bolygó felé mozdítja el a töltött részecskéket. Ezt láthatjuk a fentebbi rövid videóban.

A kutatók úgy vélik, ez azt jelzi, mindegy, hol történik a dolog, a Naprendszerben ugyanezen okok miatt alakulnak ki sarki fények.