Скрытый солнечный выброс раскрыли по данным 17 аппаратов – обычные прогнозы космической погоды его не заметили

Зонд NASA Europa Clipper, направляющийся к спутнику Юпитера Европе, зафиксировал странный сигнал 19 декабря 2024 года. К тому моменту прошло около двух месяцев с момента старта аппарата с космодрома на мысе Канаверал, и команда миссии проводила плановую проверку плазменного прибора для магнитного зондирования PIMS.

Прибор, созданный для изучения плотности, температуры и потока плазмы вблизи Европы, уловил быстрый солнечный ветер с плазмой, которая оказалась горячее и разреженнее обычного. Такое сочетание параметров нетипично для расстояния около 27 миллионов километров от Солнца, где тогда находился зонд.

Первой задачей исследователей стало исключить ошибку самого прибора. Только после подтверждения того, что сигнал действительно приходит из окружающей среды, началось расследование, результаты которого опубликованы в журнале Science Advances.

Адриенн Луспай-Кути, научный руководитель прибора PIMS, сказал:

На том этапе миссии одной из наших главных задач было просто убедиться, что инструмент ведет себя так, как должен. Поэтому, когда мы увидели неожиданный плазменный сигнал, нам нужно было понять его достаточно хорошо, чтобы быть уверенными, что PIMS действительно измеряет космическую среду, а не какой-то артефакт прибора или аппарата.

Параметры плазмы указывали на структуры, которые обычно связывают с корональными выбросами массы. Это гигантские выбросы плазмы и магнитного поля из короны, внешнего слоя солнечной атмосферы.

При попадании в Землю они вызывают геомагнитные бури, способные нарушить работу энергосетей, спутниковой связи и коротковолнового радио, а также повысить радиационную нагрузку на экипажи на орбите.

Как только мы поняли, что сигнал PIMS реален, мы начали смотреть назад во времени, чтобы выяснить, откуда он взялся. Мы обнаружили крупное извержение волокна на Солнце несколькими днями ранее, которое породило корональный выброс массы, а затем изучили наблюдения аппаратов, находящихся в разных точках внутренней Солнечной системы.

В итоге в анализ вошли данные 17 космических аппаратов, которые сработали как распределенная сеть точек наблюдения. Такой подход позволил восстановить форму и размер выброса, отследить его движение и измерить физические свойства структуры.

Оказалось, что событие было заметно сложнее классического сценария. Вместо равномерно расширяющегося от Солнца пузыря выброс приобрел сильно искаженную, нерегулярную форму.

С точки зрения земных наблюдателей основная часть выброса уходила к югу и в сторону от планеты, так что службы космической погоды не ожидали столкновения. Однако солнечная обсерватория STEREO-A наблюдала извержение сбоку и увидела то, что с Земли было принципиально невидимо.

Именно этот боковой ракурс показал вторую часть выброса, двигавшуюся в направлении Земли. Она и стала источником необычных показаний PIMS, а сам эпизод обнажил ограничение нынешних прогнозов, построенных преимущественно на наблюдениях вдоль линии Солнце – Земля.

Направленный к Земле компонент выброса добрался и до Марса. Его сигнал зарегистрировал орбитальный аппарат NASA MAVEN, изучавший атмосферу Красной планеты с 2014 года до конца 2025 года.

Зонд прошел через область между орбитами Земли и Марса, то есть ровно через тот участок пространства, по которому в будущем полетят пилотируемые корабли.

Важный момент в том, что Europa Clipper двигался через область между Землей и Марсом, где когда-нибудь смогут путешествовать будущие астронавты. Это дало нам реальный пример той космической погоды, с которой может столкнуться пилотируемая миссия, и объяснило, почему важно давать корректный прогноз.

Главная угроза для экипажа связана с резким ростом радиационного фона. Быстрые выбросы формируют ударные волны, разгоняющие заряженные частицы до очень высоких энергий.

Быстрые корональные выбросы массы могут порождать ударные волны, которые ускоряют заряженные частицы до очень высоких энергий. Эти частицы способны пробивать защиту корабля и создавать серьезную радиационную опасность для астронавтов, когда те находятся за пределами защитного магнитного поля Земли.

Раннее предупреждение дает экипажу время укрыться в отсеке с усиленной защитой, изменить график работ или принять другие меры. Без прогноза этот запас времени просто исчезает, а вместе с ним и возможность подготовиться.

Солнце 19 дней подряд излучало загадочный радиосигнал – это абсолютный рекорд за историю наблюдений

Солнце вступает в новую и неожиданную фазу активности

Следующий шаг команды состоит в том, чтобы понять, насколько редки сильно деформированные выбросы. Есть вероятность, что такие события происходят регулярно, но остаются незамеченными из-за нехватки точек наблюдения вне линии Солнце – Земля.

Параллельно ученые планируют проверить, воспроизводят ли нынешние прогностические модели подобное поведение плазменных структур. Луспай-Кути отмечает, что межпланетные миссии могут стать полноценной частью сети мониторинга космической погоды, закрывая наблюдательные пробелы по мере продвижения человечества вглубь Солнечной системы.