Деякі явища у космосі можуть здатися справжньою загадкою, і магнітні сплески над Місяцем – один із них. Протягом останніх шести десятиліть вчені спостерігали короткочасні підвищення магнітного поля над поверхнею супутника Землі, деякі з яких були у 10 разів сильнішими за звичайний рівень. Ці явища, відомі як LEMEs (lunar external magnetic enhancements), довго залишалися без пояснення.
Нова робота дослідників з Національного центрального університету Тайваню, очолювана Шу-Хуа Лай, пропонує несподіване пояснення. Вчені вказують на нестабільність Кельвіна-Гельмгольца (KHI) у плазмі, як ключовий механізм, що створює ці магнітні сплески. На Землі цю нестабільність можна спостерігати у вигляді хвилеподібних хмар, які виникають, коли два потоки рідини рухаються з різною швидкістю. У космосі подібний ефект виникає між сонячним вітром і локальними “мінімагнітосферами”, утвореними аномаліями магнітного матеріалу в місячному ґрунті.
Попередні моделі KHI не могли пояснити, чому магнітні поля піднімаються на сотні кілометрів над поверхнею. Шу-Хуа Лай та її колеги застосували нелінійні магнітогідродинамічні симуляції, що дозволили врахувати складні взаємодії між сонячним вітром і мінімагнітосферами. В результаті вони змоделювали різні режими нестабільності: при високій швидкості сонячного вітру формувалися швидкі хвилі ударного типу, які піднімали магнітне поле вгору, а при повільному вітрі – вихрові структури, що локально посилювали магнітне поле у 30–40 разів і створювали вторинні хвилі на великій висоті.
Ці моделі чудово збіглися з даними космічного апарату Lunar Prospector з 1998 року, підтверджуючи, що саме нелінійна версія нестабільності Кельвіна-Гельмгольца здатна породжувати магнітні явища, які спостерігали впродовж десятиліть. Дослідження Шу-Хуа Лая та його колег з Національного центрального університету Тайваню, опубліковане в The Astrophysical Journal Letters.
Більше того, дослідники зазначають, що цей механізм може працювати і на інших небесних тілах із слабкою магнітосферою, таких як Марс. Дослідження MAVEN вже підтвердили, що KHI формується в плазмі марсіанської атмосфери, а аномалії магнітного поля на планеті взаємодіють із сонячним вітром аналогічним чином.
Отже, нова модель не лише розкриває 60-річну таємницю магнітних сплесків над Місяцем, а й допомагає краще зрозуміти космічне середовище навколо слабко магнітних планет і супутників нашої Сонячної системи.