Os físicos teóricos usaram simulações para explicar as leituras incomuns coletadas em 2009 pela Superfície de Mercúrio, Ambiente Espacial, Geoquímica, e missão Ranging (MESSENGER). A origem dos elétrons energéticos detectados na cauda magnética de Mercúrio confundiu os cientistas. Este novo estudo, aparecendo em Física dos Plasmas , fornece uma possível solução para a formação desses elétrons energéticos.

O fluxo de material magnético dentro de um planeta cria um campo magnético global. Em Mercúrio, e na Terra, correntes de metal líquido nos núcleos planetários induzem os campos magnéticos dos planetas. Esses campos variam em forma, Tamanho, ângulo e força de planeta para planeta, mas são todos importantes para proteger os planetas das partículas solares.

O vento solar sopra os planetas com radiação e causa subtempestades magnéticas, que às vezes vemos na Terra como as luzes do norte. Caudas magnéticas ou caudas magnéticas se formam quando a intensa pressão de radiação dos ventos solares "empurra" os campos magnéticos do planeta. Essas caudas se formam no lado noturno do planeta, de costas para o sol. Em Mercúrio, as subtempestades magnéticas na cauda são maiores e mais rápidas do que as observadas na Terra.

O campo magnético de Mercúrio é 100 vezes mais fraco que o da Terra, por isso, os físicos ficaram surpresos com o fato de o MESSENGER detectar sinais de elétrons energéticos na cauda magnética do planeta - a cauda magnética de Herméia. "Queríamos descobrir por que o satélite encontrou partículas energéticas, "disse Xiaowei Zhou, um autor do estudo.

Um provável candidato responsável pela presença dessas partículas energéticas é a reconexão magnética. A reconexão magnética ocorre quando o arranjo das linhas do campo magnético muda, liberando energia cinética e térmica. Contudo, no turbulento ambiente astrofísico, a reconexão magnética é mal compreendida. Neste estudo, Físicos chineses e alemães investigaram a reconexão magnética dentro do contexto de turbulência na cauda magnética de Hermean.

Simulações magnetohidrodinâmicas e cálculos de partículas de teste mostraram que os plasmóides - estruturas magnéticas distintas que abrangem o plasma - são gerados durante a reconexão magnética. Esses plasmóides aceleram os elétrons energéticos. Os resultados da simulação são suportados por medições MESSENGER de espécies de plasmoide e reconexão de plasmoide no magnetotail Hermeano.

Os pesquisadores também usaram um modelo de turbulência média para descrever a turbulência de processos físicos em escala de sub-grade. Os processos de aceleração foram escalados para parâmetros que imitam as condições características relatadas a partir do magnetotail Hermean. As simulações mostraram que nessas condições, a reconexão plasmóide turbulenta pode ser responsável pela aceleração do elétron. "Também mostramos que a turbulência melhora a reconexão, aumentando a taxa de reconexão, "Zhou disse.

O modelo da equipe prevê os limites superiores para reconexão plasmóide turbulenta e a aceleração de elétrons correspondente. A missão Bepi-Colombo, devido ao lançamento em outubro de 2018, irá testar essas previsões. Os satélites Bepi-Colombo, construído para suportar o rigor, ambiente quente perto do sol, será inserido na órbita de Mercúrio em 2025 por um ano terrestre para transmitir observações do planeta.

"Os satélites anteriores não podiam testar as altas energias dos elétrons e um dos objetivos desta missão é medir as partículas energéticas do magnetotail Hermeano com nova tecnologia de detector, "Zhou disse. Com esta nova tecnologia, os pesquisadores esperam obter uma visão mais detalhada das subescalas dos efeitos da turbulência.