Меркурий долго считался исключением среди планет с собственным магнитным полем. У Земли, Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна есть радиационные пояса, где магнитное поле удерживает заряженные частицы. У Меркурия поле намного слабее и постоянно сжимается солнечным ветром, поэтому устойчивого аналога поясов Ван Аллена там не ожидали.
Новая работа University of Michigan Engineering и University of California, Berkeley показывает, что исключение не полное. По данным исследования, у Меркурия иногда возникает слой повышенной радиации в магнитном поле. Он появляется примерно в 50 процентах случаев, когда планета находится дальше от Солнца на своей вытянутой орбите, и примерно в 20 процентах случаев на меньшем расстоянии от Солнца.
Обычно такой пояс живет меньше 8-12 часов, но иногда может сохраняться несколько земных дней. Это короткий режим, а не постоянная структура, поэтому его легко было пропустить без длительной статистики.
Исследователи нашли эффект в старых данных аппарата MESSENGER, который работал у Меркурия с 2011 по 2015 год. Зонд изучал состав коры планеты по гамма-лучам и нейтронам. Но иногда прибор регистрировал рентгеновское излучение, возникавшее, когда металлический корпус прибора попадал под повышенный поток радиации. Такие сигналы появлялись только в определенных каналах, что позволило отделить их от штатных измерений.
Команда сравнила моменты усиления сигнала с компьютерной моделью движения заряженных частиц внутри магнитного поля Меркурия. Так удалось связать появление поясов с давлением солнечного ветра. Когда Меркурий дальше от Солнца, поток солнечного ветра слабее давит на магнитосферу. Магнитное поле расширяется, и в нем остается больше места для накопления энергичных электронов. Когда планета ближе к Солнцу, магнитосфера сжимается, и частицы быстрее выбрасываются или врезаются в поверхность.
Для Меркурия это особенно жесткий режим. Давление солнечного ветра там в 6-30 раз выше, чем у Земли, а магнитное поле Солнца, способное разрушать планетные магнитные структуры, сильнее в 4-10 раз. При этом собственное магнитное поле Меркурия составляет около 1 процента земного. Райан Дьюи из University of Michigan объясняет, что у энергичных электронов почти нет пространства, где они могли бы долго удерживаться.
Практический смысл работы связан с BepiColombo. Совместная миссия ESA и JAXA должна выйти на орбиту Меркурия в ноябре. Пока неизвестно, достаточно ли интенсивны эти временные пояса, чтобы вредить приборам BepiColombo, потому что вывод сделан по косвенным измерениям MESSENGER. Но результат подсказывает, когда лучше выключать чувствительные инструменты и когда, наоборот, включать приборы для измерения радиационной обстановки.
Авторы также рассматривают Меркурий как естественную лабораторию для экстремальной космической погоды. То, что для Земли было бы сильной бурей, у Меркурия является обычным фоном. Поэтому такие данные помогают понять, как радиационные области могут возникать у планет рядом со своими звездами и у далеких миров во время сильных всплесков активности.
