Ученые начнут поиск скрытых океанов лун с помощью индуцированных магнитных полей

Основной способ сделать вывод о существовании невидимого океана — использовать индуцированное магнитное поле. Эти поля возникают в результате уникального применения закона индукции Фарадея, который гласит, что изменяющееся во времени магнитное поле создает электрический ток при воздействии на цепь. Вода, достаточно соленая, чтобы оставаться жидкой в ??условиях холодного космоса, обладает высокой проводимостью; в то же время орбита Луны через вращающееся магнитное поле планеты подвергает спутник воздействию напряженности поля, которая меняется со временем. Эти эффекты объединяются, чтобы индуцировать электрический ток в океане, который, в свою очередь, генерирует индуцированное магнитное поле, исходящее от Луны.

Наблюдение за магнитным полем, возникающим в результате этого процесса, представляет собой сложную задачу. Индуцированное поле намного слабее планетарного, которое пронизывает локальные среды. Если у луны есть даже разреженная атмосфера, ее ионосфера может генерировать еще одно индуцированное магнитное поле, что может привести к ложноположительному обнаружению океана. А для космического корабля, оснащенного магнитометром, доступные данные будут весьма ограниченными или даже отсутствующими, если он не пройдет достаточно близко, чтобы ощутить поле.

Ученые представили новый метод преодоления этих трудностей, основанный на прогнозном моделировании и анализе главных компонентов. Они выбрали единственный близкий пролет крупнейшего спутника Нептуна, Тритона, разработанного для концепции миссии Trident, предложенной в рамках программы НАСА Discovery. Это событие даст всего 12 минут для получения данных, из которых можно будет экстраполировать существование подповерхностного океана.

Этот метод начинается с использования компьютерной модели для спекулятивного моделирования измерений магнитометра, сделанных во время пролета системы Тритон, с различными потенциальными физическими свойствами, такими как глубина океана, толщина и проводимость. Чтобы охватить доступное количество параметров, они строят более 13 000 прогонов моделей, которые включают магнитные поля, индуцированные поля, только ионосферу либо ионосферу плюс подповерхностный океан.

Затем анализ основных компонентов этих модельных данных определяет особенности, которые лучше всего объясняют изменчивость смоделированных наблюдений магнитометра. Это создает простое преобразование поступающих данных космического корабля в представление, которое наиболее четко различает сценарии только ионосферы и ионосферы-океана.

По словам ученых новый подход более чувствителен и более устойчив к шуму, чем традиционные подходы. Что важно для исследования внешней Солнечной системы, одного пролета может быть достаточно, чтобы определить существование океана под поверхностью луны, такой как Тритон. А если с орбитального аппарата доступно несколько облетов, идентификация становится более надежной и позволяет получить характеристику, которая дает представление о пригодности для жизни.