I fisici teorici hanno utilizzato simulazioni per spiegare le letture insolite raccolte nel 2009 dalla superficie di Mercurio, Ambiente spaziale, Geochimica, e Ranging (MESSENGER). L'origine degli elettroni energetici rilevati nella coda magnetica di Mercurio ha lasciato perplessi gli scienziati. Questo nuovo studio, che appare in Fisica dei Plasmi , fornisce una possibile soluzione a come si formano questi elettroni energetici.

Il flusso di materiale magnetico all'interno di un pianeta crea un campo magnetico globale. A Mercurio, e in Terra, le correnti di metallo liquido nei nuclei planetari inducono i campi magnetici dei pianeti. Questi campi variano di forma, dimensione, angolo e forza da pianeta a pianeta, ma sono tutti importanti per proteggere i pianeti dalle particelle solari.

Il vento solare fa esplodere i pianeti con radiazioni e provoca sottotempeste magnetiche, che a volte vediamo sulla Terra come l'aurora boreale. Le code magnetiche o magnetotail si formano quando l'intensa pressione delle radiazioni dei venti solari "spinge" sui campi magnetici del pianeta. Queste code si formano sul lato notturno del pianeta, rivolto lontano dal sole. su Mercurio, le sottotempeste magnetiche nella coda sono più grandi e più rapide di quelle osservate sulla Terra.

Il campo magnetico di Mercurio è 100 volte più debole di quello terrestre, quindi ha sorpreso i fisici che MESSENGER abbia rilevato segni di elettroni energetici nella coda magnetica del pianeta, la coda magneto di Hermean. "Volevamo scoprire perché il satellite ha trovato particelle energetiche, " ha detto Xiaowei Zhou, un autore dello studio.

Un probabile candidato responsabile della presenza di queste particelle energetiche è la riconnessione magnetica. La riconnessione magnetica si verifica quando la disposizione delle linee del campo magnetico cambia, liberando energia cinetica e termica. Però, nel turbolento ambiente astrofisico, la riconnessione magnetica è poco conosciuta. In questo studio, I fisici cinesi e tedeschi hanno studiato la riconnessione magnetica nel contesto della turbolenza nella coda magnetica di Hermean.

Le simulazioni magnetoidrodinamiche e i calcoli delle particelle di prova hanno mostrato che i plasmoidi, strutture magnetiche distinte che racchiudono il plasma, vengono generati durante la riconnessione magnetica. Questi plasmoidi accelerano gli elettroni energetici. I risultati della simulazione sono supportati dalle misurazioni MESSENGER delle specie plasmoidi e dalla riconnessione plasmoide nella coda magnetoide di Hermean.

I ricercatori hanno anche utilizzato un modello di turbolenza media per descrivere la turbolenza dei processi fisici su scala subgrid. I processi di accelerazione sono stati scalati in base a parametri che imitano le condizioni caratteristiche riportate dalla magnetotail di Hermean. Le simulazioni hanno mostrato che in queste condizioni, La turbolenta riconnessione plasmoide potrebbe essere responsabile dell'accelerazione degli elettroni. "Abbiamo anche dimostrato che la turbolenza migliora la riconnessione aumentando il tasso di riconnessione, " Disse Zhu.

Il modello del team prevede i limiti superiori per la riconnessione turbolenta del plasmoide e la corrispondente accelerazione degli elettroni. La missione Bepi Colombo, a causa del lancio ottobre 2018, metterà alla prova queste previsioni. I satelliti Bepi-Colombo, costruito per resistere al duro, ambiente caldo vicino al sole, sarà inserito nell'orbita di Mercurio nel 2025 per un anno terrestre per trasmettere osservazioni dal pianeta.

"I precedenti satelliti non potevano testare le alte energie degli elettroni e uno degli obiettivi di questa missione è misurare le particelle energetiche dalla coda magnetica di Hermean con una nuova tecnologia di rilevamento, " ha detto Zhou. Con questa nuova tecnologia, i ricercatori sperano di ottenere una visione più dettagliata della sottoscala degli effetti della turbolenza.