Источником зодиакального свечения является пыль от Марса

Неожиданное открытие было сделано командой зонда Juno, который с 2016 года исследует Юпитер, находясь на его орбите. Оно касается природы зодиакального свечения и является классическим примером «побочного открытия», на которое никто не рассчитывал и для которого аппарат не предназначался.

Зодиакальное свечение знакомо многим. Если взглянуть на ночное небо незадолго до рассвета или после заката, можно увидеть слабый столб света, идущий от горизонта вверх. Он и называется зодиакальным свечением и представляет собой свет, отраженный от частиц пыли. Долгое время астрономы считали, что эта пыль приносится во внутреннюю часть Солнечной системы астероидами и кометами. Но наблюдения Juno показывают, что источником может быть Марс.

Открытие удалось сделать благодаря звездным трекерам, установленным на аппарате. Они являются частью магнитометра. Это бортовые камеры, которые делают снимки неба с высокой частотой, чтобы определить ориентацию Juno, что важно для точности измерений магнитометра. Создатель трекеров Джон Лейф Йоргенсен из Технического университета Дании рассчитывал, что его камеры также могут распознать какой-нибудь неоткрытый астероид. Поэтому одна из камер была запрограммирована на фиксацию объектов, которые появляются на изображениях, но не внесены в каталог. Он не ожидал увидеть многого, поскольку большинство заметных объектов каталогизировано. Но камера стала сообщать о тысячах неидентифицированных объектов, которые на одних снимках появлялись, на других исчезали.

Ученые рассматривали разные причины такого явления. Была даже версия, что камера фиксировала полосы от вытекающего из бака Juno топлива. Но когда были проведены вычисления, удалось понять, что эти следы оставляли частицы пыли, которые врезались в Juno на скорости 16 тысяч км/ч. Эти частицы были своеобразными «брызгами» от более крупных (но не более миллиметра) пылевых гранул, которые разбивались о солнечные панели Juno. Эти панели стали невольно самым чувствительным детектором пыли, который когда-либо запускался в космос.

Бомбардировка этими частицами позволила ученым составить карту распределения пыли на пути Juno. Аппарат был запущен в 2011 году, после маневра в 2012 году в поясе астероидов он вернулся к Земле в 2013 году для гравитационного маневра, отправившего его к Юпитеру. Такой маршрут давал хорошую почву для исследования распределения пыли.

Было замечено, что большинство столкновений произошло между Землей и поясом астероидов с определенными пробелами, связанными с гравитацией Юпитера. До сих пор такое распределение не удавалось построить, поскольку специализированные детекторы пыли имеют ограниченные зоны сбора и ограниченную чувствительность в условиях большой разреженности пыли. Обширные солнечные панели Juno имеют примерно в тысячу раз больше площадь улавливания пыли, чем большинство специальных детекторов.

Также ученым удалось выявить, что облако пыли заканчивается у Земли, потому что ее гравитация «подчищает» эти частицы, когда они приближаются к нашей планете. А снаружи облако заканчивается сразу за орбитой Марса, потому что дальше ограничителем действует уже гравитация Юпитера, который «чистит» пыль с другой стороны. Юпитер не позволяет пыли перебираться во внешнюю Солнечную систему.

Гравитационные барьеры Земли и Юпитера указывают, что источником пыли может быть объект на почти круговой орбите примерно в двух астрономических единицах от Солнца. И Марс подходит идеально.

Авторы работы построили компьютерную модель того, как бы выглядело зодиакальное свечение и распределение пылевых частиц в зависимости от разных источников. Наблюдаемые параметры лучше всего соответствуют Марсу как источнику пыли.