Po raz pierwszy udało się zaobserwować szczegółowo zorze polarne na Ganimedesie, księżycu Jowisza. Ganimedes jako jedyny z księżyców w Układzie Słonecznym posiada własne pole magnetyczne, podobne do ziemskiego.

Zorze polarne to zjawisko najczęściej występujące w obszarach okołobiegunowych. Bywa nawet celem wycieczek do krajów, w których są większe szanse na ich zobaczenie (na przykład na Islandię). Zorze polarne są generowane przez zderzenie wiatru słonecznego z ziemskim polem magnetycznym. Cząstki z kosmosu trafiają do ziemskiej atmosfery, wzbudzając do świecenia tlen i azot, co widzimy jako kolory polarnej. A gdy trafi się szczególnie intensywne oddziaływanie, zorze polarne czasami potrafią dosięgnąć nawet do Polski.

Zorze polarne występują też na innych planetach, na przykład na Wenus, Marsie, Jowiszu, Saturnie i Uranie. Co ciekawe, występują także właśnie na największym księżycu Jowisza. W przypadku Ganimedesa odpowiedzialne za ich generowanie jest wpadanie elektronów w cienką tlenową atmosferę tego księżyca.

Zanim do układu Jowisza i jego księżyców dotarła amerykańska sonda kosmiczna Juno, możliwości obserwacji tam zorzy polarnych były ograniczone rozdzielczością kątową instrumentów naziemnych i orbitalnych. Sonda Juno doleciała do Jowisza w 2016 roku, ale 7 lipca 2021 roku przeleciała obok Ganimedesa. Instrumenty pokładowe sondy zebrały dane w podczerwieni i ultrafiolecie. Na przykład spektrograf ultrafioletowy pozwolił na uzyskanie rozdzielczości przestrzennej na poziomie kilku kilometrów.

Dzięki temu odkryto, że zorze polarne na Ganimedesie są lokalnie pofragmentowane na łańcuch obszarów. Podobne struktury obserwowane są w przypadku Ziemi i Jowisza. Są nazywane po angielsku „auroral beads”, co można przetłumaczyć jako koraliki zorzowe. W przypadku Ganimedesa ustalono, że poszczególne elementy mają zwykle rozmiar około 50 kilometrów.

Zorze na Ganimedesie mają jasność typowo 250 R (rayleighów – jednostka strumienia fotonów używana do mierzenia słabych emisji światła, na przykład zórz polarnych). Dla porównania, w tych jednostkach zorze polarne na Ziemi mogą mieć jasność od kilkuset R (najsłabsze, można to porównać do jasności Drogi Mlecznej na nocnym niebie) do dziesiątek tysięcy, a nawet setek tysięcy R w maksimach.

Obserwacje zórz polarnych z bliska na Ganimedesie przez sondę Juno trwały 15 minut podczas przelotu. Nie jest planowany ponowny przelot tej sondy obok księżyca. Nie wiadomo więc, jak często występują zaobserwowane struktury i jak ewoluują w czasie. Naukowcy będą mieli okazję dowiedzieć się tego, gdy do Jowisza dotrze europejska sonda Juice, co ma nastąpić w 2031 roku. Sonda jest obecnie w drodze, z Ziemi wystrzelono ją w 2023 roku. W misji Juice biorą udział polskie instytuty naukowe i firmy kosmiczne.

Wyniki badań opisano w „Astronomy & Astrophysics”. Pierwszym autorem publikacji jest Alessandro Moirano z Uniwersytetu w Liège (Belgia) oraz Narodowego Instytutu Astrofizyki (INAF-IAPS) w Rzymie (Włochy). (PAP)

cza/ zan/