Astronomowie właśnie przygotowują się do rozpoczęcia projektu, w ramach którego za pomocą wartego 10 miliardów dolarów Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba będą obserwować zorze polarne na tak odległych globach jak Saturn i Uran.
W przypadku obu planet możemy mieć do czynienia z zupełnie innymi procesami niż w atmosferze ziemskiej. Jakby nie patrzeć mówimy tutaj odpowiednio o gazowym i lodowym olbrzymie. To właśnie jednak wiedza o tym jak strumień wiatru słonecznego oraz obłoki plazmy wyrzucone z powierzchni Słońca wpływają na planety posiadające atmosfery i pole magnetyczne pozwoli dostrzec uniwersalne cechy wspólne dla wszystkich zórz polarnych.
Gdy obłok wysokoenergetycznych cząstek dociera w okolice Ziemi, cząstki te przechwycane są przez linie pola magnetycznego naszej planety i wzdłuż nich podróżują w kierunku biegunów magnetycznych planety, gdzie dopiero docierają w górne warstwy atmosfery. Zderzając się z cząsteczkami atmosfery, prowadzą do emisji promieniowania, które z powierzchni planety obserwowane są jako zorze polarne. Im bardziej burzliwe procesy zachodzą na Słońcu, tym zorze mogą być silniejsze i mogą być widoczne dalej od biegunów niż zwykle.
Czytaj także: Przedostatnia planeta Układu Słonecznego ma własne zorze. Ludzki wzrok ich jednak nie dostrzeże
Warto jednak wiedzieć, że Ziemia nie jest jedyną planetą, na której występują zorze polarne. Naukowcy przyznają, że w przypadku Saturna i Urana o tych zjawiskach wiemy naprawdę mało. Jakby nie patrzeć, pierwsze zorze polarne na Uranie, widoczne w zakresie promieniowania podczerwonego, zostały zarejestrowane dopiero w 2023 roku, po niemal trzydziestu latach obserwacji.
Warto jednak tutaj zwrócić uwagę na fakt, że Uran jest planetą nietypową pod wieloma względami. Przede wszystkim oś jego rotacji jest ustawiona w kierunku od-do Słońca, czyli jest nachylona o ponad 90 stopni względem osi rotacji wszystkich innych planet Układu Słonecznego. Jest to najprawdopodobniej skutek zderzenia z planetą o rozmiarach Ziemi w odległej przeszłości.
To nietypowe ułożenie planety sprawia, że zorze polarne występują na tej planecie tam, gdzie inne planety mają równik. Strumień cząstek ze Słońca uderza zatem bezpośrednio w bieguny planety. Astronomowie od lat zastanawiają się, czy właśnie to ułożenie oraz zorze polarne nie są odpowiedzialne za fakt, że planeta jest znacznie cieplejsza, niż wskazywałyby na to modele opierające się na ilości promieniowania docierającego do planety ze Słońca. Należy tutaj jednak zaznaczyć, że nadmiar ciepła dotyczy tak naprawdę wszystkich czterech gazowych olbrzymów, także tych, które nie są skierowane biegunami do Słońca. Możliwe jednak, że to zorze polarne odpowiadają przynajmniej za część ciepła docierającego do wnętrza planety.
Czytaj także: James Webb odkrywa zorze polarne na… samotnym brązowym karle. Jak to możliwe?
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba rozpocznie obserwacje obu planet na początku 2025 roku. Według planu teleskop będzie obserwował Urana przez 17 ziemskich godzin, czyli cały jeden dzień na Uranie. Analogicznie Saturn będzie obserwowany przez całą dobę saturnianą, czyli 10,6 godziny. W tym czasie instrument NIRCam będzie obserwował zorze w okolicach biegunowych i zmiany temperatur atmosfer planetarnych pod wpływem tychże zorzy.
Badania te mogą przydać się także naukowcom zaglądającym znacznie dalej w przestrzeń kosmiczną. Jakby nie patrzeć większość odkrytych dotąd planet pozasłonecznych to planety o rozmiarach podneptunów i superziemi. Jeżeli dobrze poznamy procesy napędzające zorze polarne na Uranie i Saturnie, będziemy mogli lepiej zrozumieć zorze pojawiające się na egzoplanetach. Wszystko wszak jest ze sobą powiązane.