О необычном наклоне и асимметрии магнитосферы ледяного гиганта известно лишь по данным, полученным в ходе пролета космического аппарата NASA мимо Урана в 1986 году. Ученые предполагали, что эти данные отражают не типичное состояние планеты, а следствие кратковременного процесса.
Запущенный почти одновременно с аппаратом «Вояджер-2» в 1977 году, через восемь лет он приблизился к Урану на расстояние около 80 тысяч километров и за короткий промежуток времени получил огромный объем ценных данных, который продолжают анализировать и сегодня. Среди наиболее значимых открытий того периода следует отметить необычное магнитное поле этой планеты.
Прежде всего, ось вращения Урана наклонена на целых 59 градусов относительно плоскости его вращения. На Земле магнитные полюса не точно совпадают с географическими, однако определенная закономерность все же наблюдается. Кроме того, центр магнитного поля Урана находится далеко от его ядра. Специалисты полагают, что это связано с тем, что магнитное поле и формируется не ядром планеты, как это происходит на Земле, а слоями электропроводящего вещества, расположенными на небольшой глубине. И, наконец, состав магнитосферы оказался весьма своеобразным: ожидаемого количества заряженной плазмы в ней оказалось крайне мало, а радиационные пояса были перенасыщены электронами.
Вместе с коллегами и Джейми Ясински, исследователем физики космической плазмы из Лаборатории реактивного движения NASA, я вновь проанализировал эту ситуацию. В недавней публикации, вышедшей в журнале Nature Astronomy, согласно результатам исследований, ученые сделали ряд интересных заключений: они полагают, что магнитосфера Урана во время пролета «Вояджера» не демонстрировала типичного поведения. Несмотря на то, что полет аппарата пришелся на период солнечного минимума, в этот день, судя по всему, Уран испытал более интенсивное воздействие солнечного ветра – потока частиц, испускаемых Солнцем.
В ходе исследований было установлено, что за два дня до пролета плотность солнечного ветра в районе Урана значительно возросла. При достижении зондом границы магнитосферы, известной как магнитопауза, оказалось, что она расположена на меньшем расстоянии, чем ожидалось. Ученые предполагают, что некое внезапное солнечное явление привело к сжатию магнитосферы ледяного гиганта, изменило ее структуру и общее устройство. Плазма была временно вытеснена солнечным ветром, прижата к планете, поэтому зонд не смог ее зарегистрировать. Однако, наблюдения магнитного поля Земли и других планет демонстрируют, что в подобных ситуациях верхние области магнитосферы начинают наполняться более легкими частицами — электронами.
Исследователи полагают, что в местах пересечения солнечной плазмы магнитные поля могли перестраиваться. Джейми Ясински убежден, что если бы аппарат «Вояджер» прибыл к Урану на неделю раньше, он бы увидел иную ситуацию.
Полученные данные побудили пересмотреть представления не только о внутреннем строении удаленной планеты, но и о возможности выявления подледных океанов на некоторых из ее спутников. Наличие воды в жидком состоянии, обладающей хорошей электропроводностью, неизбежно проявится в магнитосфере лун Урана.
Полученные «Вояджером» сведения практически исключают возможность дальнейшей проверки этой гипотезы в отношении Титании и Оберону, которые по-прежнему рассматриваются как перспективные объекты: они находятся на большем удалении от планеты, чем другие крупные спутники, и ранее считалось, что располагаются на границах действия магнитного поля Урана. В настоящее время физики обращают внимание на то, что и Титания, и Оберон в большинстве случаев оказываются внутри магнитосферы Урана, а в 1986 году временно вышли за ее пределы.