Впервые космический аппарат BepiColombo провел измерения с минимального расстояния, зафиксировав проникновение высокоэнергетических частиц, исходящих от Солнца, через магнитосферу Меркурия и их достижение поверхности планеты. Данные наблюдения были получены во время четвёртого прохождения аппарата мимо Меркурия в сентябре 2024 года, когда он приблизился к планете на расстояние всего в 165 километров над её поверхностью.

BepiColombo представляет собой совместный проект Европейского космического агентства ESA и Японского агентства аэрокосмических исследований JAXA. После восьмилетнего перелета аппарат готовится начать основную фазу исследования Меркурия. В начале сентября 2026 года два научных аппарата, входящие в состав миссии – Mercury Planetary Orbiter и Mercury Magnetospheric Orbiter, должны отделиться от перелётного модуля. Выход на орбиту Меркурия намечен на ноябрь, а разделение двух орбитальных станций – на декабрь.

За время своего перелета BepiColombo совершил шесть проходов вблизи Меркурия. Особую ценность представляет четвёртый пролет, произошедший в сентябре 2024 года, поскольку аппарат приблизился к планете значительно ближе, чем планируется находиться на своей рабочей орбите в будущем.

Прохождение аппарата совпало с мощной солнечной вспышкой, вызвавшей поток ускоренных электронов и протонов, направленных к Меркурию. Это дало возможность прибору SIXS, разработанному и созданному в Финляндии, непосредственно зафиксировать воздействие солнечных энергетических частиц на планету, расположенную ближе всех к Солнцу.

SIXS разработан для фиксации частиц и рентгеновского излучения. Полученные данные свидетельствуют о том, что в период интенсивного солнечного явления значительное количество высокоэнергетических частиц может преодолевать относительно разрежённую магнитосферу Меркурия и достигать обширных участков его поверхности.

Как отметила руководитель научной группы SIXS и профессор космической физики Хельсинкского университета Эмилия Килпуа, четвёртый пролёт аппарата оказался редким совпадением двух факторов: устройство приблизилось к поверхности планеты на минимальное расстояние, а в это же время на Солнце произошла мощная вспышка, породившая поток частиц.

В отличие от Земли, Меркурий практически лишён атмосферы, способной служить защитным барьером от подобного воздействия. В связи с этим солнечные частицы могут напрямую взаимодействовать с горными породами планеты.

При столкновении высокоэнергетических частиц с поверхностью происходит выбивание атомов и молекул из неё, а также генерация рентгеновского излучения. Изучая эти явления, исследователи получают дополнительные сведения о химическом составе поверхности и о том, как окружающая среда трансформировала Меркурий в течение его существования.

С момента достижения BepiColombo стабильных орбитальных параметров, ряд приборов, входящих в состав миссии, получили возможность одновременного анализа воздействия солнечного ветра, характеристик магнитосферы и изменений на поверхности планеты. Это позволит значительно углубить понимание взаимосвязи между активностью Солнца и физическими явлениями, происходящими на Меркурии.

Проводимые наблюдения имеют важное значение для изучения космической погоды вблизи Земли. Магнитное поле Меркурия обладает меньшей интенсивностью по сравнению с земным, а его магнитосфера значительно меньше по размерам. В связи с этим, условия в окрестностях планеты во многом схожи с экстремальными ситуациями, которые могут возникать возле Земли во время мощных солнечных бурь, приводящих к существенному сжатию земной магнитосферы.

Как отметил профессор космической физики из Университета Турку и заместитель руководителя проекта SIXS Рами Вайнио, результаты, полученные в рамках миссии BepiColombo, могут способствовать оценке степени проникновения разрушительного корпускулярного излучения в околоземное пространство и атмосферу во время наиболее интенсивных проявлений космической погоды.

Собранные данные также будут использованы в деятельности финского Центра передового опыта по обеспечению устойчивости к воздействию космической погоды, функционирующего в период с 2026 по 2033 год. В реализации проекта принимают участие исследовательские группы Эмилии Килпуа и Рами Вайнио.

Как только комплекс BepiColombo приступит к реализации основной научной миссии, он получит возможность неоднократно фиксировать аналогичные явления, находясь уже на околомеркурианской орбите. Благодаря этому станет возможным установить закономерности изменения интенсивности солнечного излучения в разных секторах магнитосферы, определить пути его проникновения к поверхности планеты и оценить воздействие на химический и физический состав меркурианского грунта.

Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.