Misterul cosmic de la Polul Nord al lui Jupiter: valuri de plasmă nemaivăzute până acum în sistemul solar

O nouă descoperire spectaculoasă vine din direcția celei mai mari planete din sistemul nostru solar. O echipă de cercetători care utilizează datele transmise de sonda Juno a NASA a identificat un fenomen de plasmă complet nou, care are loc în jurul Polului Nord al lui Jupiter. Aceste valuri de plasmă cu densitate redusă, așa cum au fost descrise în studiul publicat în Physical Review Letters, nu au mai fost observate niciodată în altă parte a sistemului solar.

Jupiter este cunoscut pentru câmpul său magnetic imens și complex, dar ceea ce se întâmplă acum în regiunea sa polară nordică este cu totul ieșit din comun. Descoperirea nu doar că deschide o nouă direcție de cercetare în fizica spațială, dar și ridică noi întrebări despre comportamentul materiei în condiții extreme.

Ce este plasma și cum o regăsim în jurul planetelor gigantice

Plasma este al patrulea stadiu al materiei, pe lângă solide, lichide și gaze. Este formată din particule încărcate electric – electroni și ioni – și este, de fapt, cea mai comună formă de materie din Univers. Soarele, fulgerele, aurorele și majoritatea stelelor sunt compuse în mare parte din plasmă. Deși invizibilă în viața de zi cu zi, plasma este peste tot în spațiu.

În jurul planetelor precum Jupiter, plasma joacă un rol esențial în crearea aurorelor polare – fenomene spectaculoase care au loc când particulele încărcate din vântul solar se ciocnesc cu atmosfera planetei. În acest proces, electronii sunt accelerați prin unde magnetice cunoscute sub numele de unde Alfvén – unde care oscilează perpendicular pe liniile câmpului magnetic.

Însă, conform noilor date de la Juno, în nordul lui Jupiter, aceste unde Alfvén se transformă într-un alt tip de unde, numite unde Langmuir, care oscilează paralel cu câmpul magnetic. Este o tranziție rar observată în natură, ceea ce face fenomenul și mai remarcabil.

Ceea ce a fost descoperit de fapt este un hibrid între cele două tipuri de unde, generat de fascicule de electroni de mare energie care se deplasează de jos în sus, dinspre planetă spre spațiul cosmic. Asemenea fascicule fuseseră observate prima dată de Juno acum nouă ani, dar abia acum s-a înțeles ce tip de oscilație produc în plasma din regiunea polară.

Jupiter nu este doar o planetă mare, ci și un adevărat colos magnetic. Câmpul său este de până la 54 de ori mai puternic decât cel al Pământului, iar magnetosfera sa (zona în care domină acest câmp) este cea mai extinsă structură continuă din sistemul solar, întinzându-se pe milioane de kilometri. Este atât de mare încât partea sa „dinspre Soare” se extinde până aproape de orbita planetei Saturn.

Această magnetosferă vastă interacționează cu numeroase surse: vântul solar, erupțiile vulcanice ale lunii Io (cea mai activă din sistemul solar), dar și cu lunile înghețate Europa și Ganymede – ultima fiind singura lună cunoscută cu propriul câmp magnetic. Toate aceste interacțiuni generează condiții extreme pentru formarea și comportamentul plasmei.

Sonda Juno, care orbitează Jupiter din 2016, este dotată cu instrumente sofisticate pentru analizarea particulelor și a câmpurilor magnetice. Datorită apropierii sale de regiunile polare și a capacității de a măsura direcția și viteza particulelor, a reușit să capteze și să documenteze aceste valuri hibride de plasmă, unice în sistemul solar cunoscut.

În esență, cercetătorii au descoperit o regiune cu plasmă „subdensă” – adică mult mai rară decât în alte zone – și cu un nivel de magnetizare extrem, ceea ce favorizează apariția acestor moduri de undă combinate. Este o demonstrație spectaculoasă a modului în care materii și energii pot interacționa în moduri neașteptate în afara Pământului.

Ce înseamnă această descoperire pentru viitorul cercetării spațiale

În afară de faptul că este o premieră științifică, descoperirea are potențialul de a influența în mod semnificativ înțelegerea noastră asupra comportamentului plasmei în medii extreme. Acest lucru are aplicații nu doar în astronomie, ci și în fizica particulelor, energia nucleară și chiar în dezvoltarea viitoarelor tehnologii de propulsie pentru nave spațiale.

Faptul că plasma se comportă diferit în prezența unor câmpuri magnetice extrem de puternice și în zone cu densitate foarte scăzută oferă noi indicii despre natura fundamentală a materiei și despre modul în care Universul funcționează la scară mare. De asemenea, ar putea explica mai bine fenomene observate pe alte planete sau în apropierea stelelor neutronice și a găurilor negre.

Studiul publicat în Physical Review Letters este doar începutul. Echipa internațională de cercetători lucrează deja la noi modele teoretice care să integreze aceste observații, iar misiunile viitoare – fie către Jupiter, fie către alte planete gazoase – vor avea acum un nou obiectiv: să caute și să studieze aceste valuri de plasmă „fantomă” în alte colțuri ale sistemului solar.

Pe scurt, ceea ce părea inițial doar o altă observație dintr-o misiune spațială de rutină s-a dovedit a fi o descoperire revoluționară în fizica plasmei. Polul Nord al lui Jupiter nu mai este doar o regiune spectaculoasă vizual, ci și un laborator natural unde legile cunoscute ale materiei sunt puse la încercare. În timp ce planeta continuă să-și învârtă furtunile uriașe și să pulseze sub influența magnetismului său colosal, noi abia începem să-i înțelegem misterele.