Forskere har beviser, der kan forklare den uventede tilstedeværelse af energiske elektroner i Mercurys magnetiske hale

Teoretiske fysikere brugte simuleringer til at forklare de usædvanlige aflæsninger, der blev indsamlet i 2009 af Mercury Surface, Rummiljø, Geokemi, og Ranging (MESSENGER) mission. Oprindelsen til energiske elektroner opdaget i Merkurius magnetiske hale har undret forskere. Denne nye undersøgelse, optræder i Plasmas fysik , giver en mulig løsning på, hvordan disse energiske elektroner dannes.

Magnetisk materiales strømning inde i en planet skaber et globalt magnetfelt. I Merkur, og på Jorden, flydende metalstrømme i planetkernerne fremkalder planeternes magnetfelter. Disse felter varierer i form, størrelse, vinkel og styrke fra planet til planet, men er alle vigtige for at beskytte planeter mod solpartikler.

Solvind blæser planeter med stråling og forårsager magnetiske understorme, som vi nogle gange ser på Jorden som nordlyset. Magnetiske haler eller magnetotails dannes, når intens strålingstryk fra solvind "skubber" på planetens magnetfelter. Disse haler dannes på natsiden af ​​planeten, vender væk fra solen. Om Merkur, magnetiske substorms i halen er større og hurtigere end dem, der observeres på Jorden.

Merkurs magnetfelt er 100 gange svagere end Jordens, så det overraskede fysikere, at MESSENGER opdagede tegn på energiske elektroner i planetens magnetiske hale - Hermean magnetotail. "Vi ville finde ud af, hvorfor satellitten fandt energiske partikler, "sagde Xiaowei Zhou, forfatter til undersøgelsen.

En sandsynlig kandidat, der er ansvarlig for tilstedeværelsen af ​​disse energiske partikler, er magnetisk genforbindelse. Magnetisk genforbindelse opstår, når arrangementet af magnetfeltlinjer ændres, frigivelse af kinetisk og termisk energi. Imidlertid, i det turbulente astrofysiske miljø, magnetisk genforbindelse er dårligt forstået. I dette studie, Kinesiske og tyske fysikere undersøgte magnetisk genforbindelse inden for rammerne af turbulens i Hermean magnetotail.

Magnetohydrodynamiske simuleringer og testpartikelberegninger viste, at plasmoider - forskellige magnetiske strukturer, der omfatter plasma - genereres under magnetisk genforbindelse. Disse plasmoider fremskynder energiske elektroner. Simuleringsresultaterne understøttes af MESSENGER målinger af plasmoid arter og plasmoid genforbindelse i Hermean magnetotail.

Forskerne brugte også en middel-turbulensmodel til at beskrive turbulensen af ​​fysiske processer i subgrid-skala. Accelerationsprocesser blev skaleret til parametre, der efterligner karakteristiske forhold rapporteret fra Hermean magnetotail. Simuleringerne viste, at under disse forhold, turbulent plasmoid genforbindelse kan være ansvarlig for elektronacceleration. "Vi viste også, at turbulens øger genforbindelsen ved at øge genforbindelsesgraden, "Sagde Zhou.

Teamets model forudsiger de øvre grænser for turbulent plasmoid genforbindelse og den tilsvarende elektronacceleration. Bepi-Colombo-missionen, lanceres i oktober 2018, vil teste disse forudsigelser. Bepi-Colombo-satellitterne, bygget til at modstå de hårde, varmt miljø tæt på solen, vil blive indsat i Merkur -kredsløb i 2025 i et jordår for at transmittere observationer fra planeten.

"Tidligere satellitter kunne ikke teste de høje energier fra elektroner, og et mål med denne mission er at måle de energiske partikler fra Hermean magnetotail med ny detektorteknologi, "Sagde Zhou. Med denne nye teknologi, forskerne håber at få et mere detaljeret subskala overblik over virkningerne af turbulens.